KR20190070385A - Robot hand for grasping unknown object and control method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a robot hand and a control method thereof and, more specifically, to a robot hand and a control method thereof which use visual and tactile sensors without detailed modeling or programming for an object to handle the object. According to an aspect of the present invention, the robot hand comprises: a camera to acquire an image for at least one first object; a control unit to use the acquired image to determine at least one among position coordinates, a size, and a center of the first object; and a hand to use a factor if at least one factor among the position coordinates, the size, and the center is determined to grip the first object. If the hand fails to grip the first object, the control unit determines at least one among the position coordinates, the size, and the center of the first object again, and the hand uses the factor determined again to grip the first object again.

Description

정보가 없는 객체를 파지하는 로봇 핸드 및 그 제어방법{ROBOT HAND FOR GRASPING UNKNOWN OBJECT AND CONTROL METHOD THEREOF}Technical Field [0001] The present invention relates to a robot hand for grasping an object having no information,

본 발명은 로봇 핸드 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명은 객체에 대한 세밀한 모델링이나 프로그래밍 작업 없이 시각 및 촉각센서를 활용해서 핸들링 할 수 있는 로봇 핸드 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a robot hand and a control method thereof. More particularly, the present invention relates to a robot hand capable of handling a visual and tactile sensor without detailed modeling or programming operations, and a control method thereof.

로봇 핸드(robot hand)는 복수의 손가락에 의해서 물체를 구속 또는 이동시키는 기계의 손을 의미하고, 로봇 암(arm)이 넓은 작업 영역 내에서의 대체적인 위치 결정을 하는 데 반해 로봇 핸드는 한정된 영역 내에서의 미세한 조작이나 물체의 파악을 하는데 이용되고 있다.A robot hand refers to a hand of a machine that restrains or moves an object by a plurality of fingers and a robot arm makes an approximate positioning in a wide working area while a robot hand has a limited area And is used for fine manipulation or grasping of an object.

또한, 이러한 인공지능 및 로봇기술은 다양한 분야에 활용이 확산 중이며, 제조환경에서의 부품파지 및 조립의 핸들링 기술돌파(Breakthrough)를 위한 핵심기술로 활용될 수 있다.In addition, the artificial intelligence and robotic technology is spreading in various fields and can be utilized as a core technology for breakthrough of handling of components in assembling and assembling in a manufacturing environment.

단, 전술한 로봇 핸드를 기초로 실제 제조환경에서 수행되는 대부분의 작업은, 부품을 잡고 조립하는 핸들링 작업이며 정형화된 환경에서의 단순반복 작업을 제외하고 대부분의 핸들링 작업은 사람의 수 공정에 의해 수행된다는 문제점이 있다.However, most of the operations performed in the actual manufacturing environment based on the above-described robot hand are handling operations for holding and assembling parts, and most of the handling operations except the simple repetitive operations in a formal environment .

따라서 상기 문제점을 해소하고, 제조환경의 변화에 대응하여 생산효율을 높이기 위해 인공지능이 탑재된 파지/조립 기술 개발이 시급한 실정이다.Therefore, it is urgent to develop a gripping / assembling technique equipped with an artificial intelligence in order to solve the above problems and to increase the production efficiency in response to a change in the manufacturing environment.

(1) 대한민국 특허청 등록번호 제10-1323217호(1) Korean Intellectual Property Office Registration No. 10-1323217 (2) 대한민국 특허청 등록번호 제 10-1048762호(2) Korean Intellectual Property Office Registration No. 10-1048762

본 발명은 로봇 핸드 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명은 객체에 대한 세밀한 모델링이나 프로그래밍 작업 없이 시각 및 촉각센서를 활용해서 핸들링 할 수 있는 로봇 핸드 및 그 제어방법을 사용자에게 제공하고자 한다.The present invention relates to a robot hand and a control method thereof, and it is an object of the present invention to provide a robot hand and a control method thereof that can be handled by using a visual and tactile sensor without detailed modeling or programming of an object.

또한, 본 발명은 물체의 대략적인 위치, 모양 등을 비젼을 통해 파악하여 Grasping을 시도하고, task의 수행을 실패하는 경우에는 알고리즘에 따라 실패한 이벤트를 학습하며, Regrasping을 시도하는 핸들링 기술을 제공하고, 추가적으로 촉각센서를 활용하여 학습 알고리즘의 효율을 더 높이는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a handling technique for grasping an approximate position, shape, and the like of an object through a vision and attempting grasping, and for failing to perform a task, learning a failed event according to an algorithm and attempting regression , And a technique for further enhancing the efficiency of the learning algorithm by utilizing the tactile sensor.

또한, 본 발명은, 종래의 기계학습을 통한 파지 및 조작 방법 개발을 위해 기존 제안된 model-free 방법과 model-based 방법을 함께 개발해서 오래 걸리는 학습 시간 등의 약점을 극복하고, 모델 불확실성이 있는 상황에서도 활용할 수 있는 핸들링 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention overcomes the drawbacks of long learning time by developing the existing model-free and model-based methods for developing gripping and manipulation methods through conventional machine learning, And to provide a handling technique that can be utilized even in situations.

또한, 본 발명은 촉각센서를 추가적으로 활용하여 기존에 많이 활용되는 normal force 측정은 물론이고 shear force, 대상 물체의 전도성 등을 측정하여 대상물 분류 및 학습할 수 있는 핸들링 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a handling technique capable of classifying and learning objects by measuring a shear force, a conductivity of an object, and the like, as well as a conventional normal force measurement by further utilizing a tactile sensor.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. It can be understood.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상인 로봇 핸드는, 적어도 하나의 제 1 객체에 대한 영상을 획득하는 카메라; 상기 획득된 영상을 이용하여 상기 제 1 객체의 위치 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 결정하는 제어부; 및 상기 위치 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나의 팩터(factor)가 결정되는 경우, 상기 결정된 팩터를 이용하여 상기 제 1 객체를 파지하는 핸드;를 포함하되, 상기 핸드가 상기 제 1 객체의 파지를 실패하는 경우, 상기 제어부는 상기 실패 이벤트를 기초로 상기 제 1 객체의 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 다시 결정하고, 상기 핸드는 상기 다시 결정된 팩터를 이용하여 상기 제 1 객체를 다시 파지할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a robot hand comprising: a camera for acquiring an image of at least one first object; A controller for determining at least one of a position coordinate, a size and a center of the first object using the obtained image; And a hand for holding the first object using the determined factor when at least one factor of the position coordinates, size and center is determined, wherein the hand grasps the first object In case of failure, the control unit re-determines at least one of the coordinates, size and center of the first object based on the failure event, and the hand can again grasp the first object using the determined factor have.

또한, 상기 제어부는, 상기 제 1 객체에 대한 사전 정보가 없는 상태에서, 상기 결정된 팩터만을 이용하여 상기 핸드가 상기 제 1 객체를 파지하도록 제어할 수 있다.In addition, the controller may control the hand to grasp the first object using only the determined factor in the absence of prior information about the first object.

또한, 상기 제어부는, 상기 핸드가 상기 제 1 객체의 파지를 재실패하는 경우, 상기 재실패 이벤트를 기초로 상기 제 1 객체의 위치 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 다시 결정하고, 상기 핸드가 상기 다시 결정된 팩터를 이용하여 상기 제 1 객체를 다시 파지하도록 제어하는 동작을 반복할 수 있다.The control unit may further determine at least one of a position coordinate, a size and a center of the first object based on the re-failure event when the hand re-fails to grasp the first object, And controlling to grasp the first object again using the again determined factor.

또한, 상기 핸드가 상기 다시 결정된 팩터를 이용하여 상기 제 1 객체를 다시 파지하는 경우, 상기 제어부는, 상기 핸드가 상기 파지한 제 1 객체의 파지 안정성을 판단하고, 상기 파지 안정성이 미리 설정된 기준 이하인 경우, 상기 핸드가 상기 제 1 객체를 해방하도록 제어할 수 있다.In addition, when the hand grasps the first object again using the determined factor, the control unit determines the grip stability of the first object held by the hand, and when the grip stability is equal to or less than a preset reference , It is possible to control the hand to release the first object.

또한, 상기 핸드가 상기 파지를 위해 제 1 객체와 접촉되는 경우, 상기 제 1 객체의 수직항력(normal force), 전단력(shear force) 및 전도성(conductive) 중 적어도 하나의 촉각 팩터를 감지하는 촉각센서;를 더 포함하고, 상기 핸드가 상기 다시 결정된 팩터를 이용하여 상기 제 1 객체를 다시 파지하는 경우, 상기 촉각센서에서 감지한 적어도 하나의 촉각 팩터를 함께 이용할 수 있다.A tactile sensor for sensing at least one tactile factor of a normal force, a shear force and a conductive of the first object when the hand is in contact with the first object for gripping; And when the hand grasps the first object again using the determined factor, at least one tactile factor sensed by the tactile sensor may be used together.

또한, 상기 핸드는 복수의 손가락을 포함하고, 상기 복수의 손가락 각각은 상기 제 1 객체와 이격된 거리를 센싱하는 거리 센서를 포함하며, 상기 제 1 객체를 파지하는 경우, 상기 복수의 거리 센서를 통해 획득된 정보를 기초로, 상기 복수의 손가락 각각은 동일한 속도로 상기 제 1 객체에 근접 이동할 수 있다.Further, the hand includes a plurality of fingers, each of the plurality of fingers includes a distance sensor for sensing a distance distanced from the first object, and when the first object is gripped, Based on the acquired information, each of the plurality of fingers can move close to the first object at the same speed.

한편, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상인 로봇 핸드의 제어방법은, 카메라가 적어도 하나의 제 1 객체에 대한 영상을 획득하는 제 1 단계; 제어부가 상기 획득된 영상을 이용하여 상기 제 1 객체의 위치 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 결정하는 제 2 단계; 상기 위치 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나의 팩터(factor)가 결정되는 경우, 핸드가 상기 결정된 팩터를 이용하여 상기 제 1 객체를 파지하는 제 3 단계; 상기 핸드가 상기 제 1 객체의 파지를 실패하는 제 4 단계; 상기 제어부가 상기 실패 이벤트를 기초로 상기 제 1 객체의 위치 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 다시 결정하는 제 5 단계; 및 상기 핸드가 상기 다시 결정된 팩터를 이용하여 상기 제 1 객체를 다시 파지하는 제 6 단계;를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a robot hand, the method comprising: a first step of a camera acquiring an image of at least one first object; A second step of the controller determining at least one of a position coordinate, a size and a center of the first object using the obtained image; A third step of the hand grasping the first object using the determined factor when at least one factor of the position coordinate, the magnitude and the center is determined; A fourth step of the hand failing to grasp the first object; A fifth step of the controller determining again at least one of a position coordinate, a size and a center of the first object based on the failure event; And a sixth step of the hand grasping the first object again using the determined factor.

또한, 상기 제 3 단계에서, 상기 제 1 객체에 대한 사전 정보가 없는 상태에서, 상기 결정된 팩터만을 이용하여 상기 핸드가 상기 제 1 객체를 파지할 수 있다.In addition, in the third step, in the state where there is no prior information about the first object, the hand may grasp the first object using only the determined factor.

또한, 상기 제 6 단계에서 상기 핸드가 상기 제 1 객체의 파지를 재실패하는 경우, 상기 제 1 단계 내지 제 6 단계는 반복하여 수행될 수 있다.Also, in the sixth step, when the hand fails to grasp the first object, the first through sixth steps may be repeatedly performed.

또한, 상기 제 6 단계 이후, 상기 핸드가 상기 파지한 제 1 객체의 파지 안정성을 판단하는 제 7 단계; 및 상기 파지 안정성이 미리 설정된 기준 이하인 경우, 상기 핸드가 상기 제 1 객체를 해방하는 제 8 단계;를 더 포함할 수 있다.A seventh step of determining, after the sixth step, the grip stability of the first object held by the hand; And an eighth step of releasing the first object by the hand if the gripping stability is less than a predetermined standard.

또한, 상기 제 3 단계에서는, 상기 핸드가 상기 파지를 위해 제 1 객체와 접촉되는 경우, 촉각 센서를 통해 상기 제 1 객체의 수직항력(normal force), 전단력(shear force) 및 전도성(conductive) 중 적어도 하나의 촉각 팩터를 감지하고, 상기 제 6 단계에서는, 상기 핸드가 상기 다시 결정된 팩터를 이용하여 상기 제 1 객체를 다시 파지하는 경우, 상기 촉각센서에서 감지한 적어도 하나의 촉각 팩터를 함께 이용할 수 있다.In addition, in the third step, when the hand is brought into contact with the first object for gripping, a normal force, a shear force, and a conductive state of the first object through the tactile sensor Wherein at least one tactile factor sensed by the tactile sensor is used together when the hand grasps the first object again using the again determined factor have.

본 발명은 로봇 핸드 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명은 객체에 대한 세밀한 모델링이나 프로그래밍 작업 없이 시각 및 촉각센서를 활용해서 핸들링 할 수 있는 로봇 핸드 및 그 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.The present invention relates to a robot hand and a control method thereof, and it is possible to provide a robot hand and a control method thereof that can handle a visual and tactile sensor by using a visual and tactile sensor without finely modeling or programming the object.

본 발명에 따르면, 기계학습을 통한 파지 및 조작 방법 개발을 위해 기존 제안된 model-free 방법과 model-based 방법을 함께 개발해서 오래 걸리는 학습 시간 등의 약점을 극복하고 모델 불확실성이 있는 상황에서도 활용할 수 있도록 상호 보완적인 개발이 될 수 있다.According to the present invention, it is possible to overcome weak points such as long learning time and develop a model-free method and a model-based method to develop a gripping and manipulating method through machine learning, It can be a complementary development.

또한, 본 발명에 따르면, 기존 많이 활용되는 normal force 측정은 물론이고 shear force까지 감지할 수 있고 대상 물체의 전도성 등을 측정하여 대상물 분류를 할 수 있는 촉각 센서를 개발하고 인간처럼 이러한 촉각 정보를 활용 가능하다.In addition, according to the present invention, a tactile sensor capable of detecting not only a normal force but also a shear force and measuring the conductivity of a target object can be developed. It is possible.

또한, 본 발명은 시각 및 촉각정보를 이용한 부품의 실시간 위치/자세/상태 인식 기술, 부품의 안정파지를 위한 최적 파지형태 추론지능 기술, 인식정보와 경험에 기반한 지능적 파지기술(단일 그리퍼/손 이용, 30종 이상 물체), 시각 및 촉각정보를 이용한 부품의 위치/방향 조작(In-Hand) 기술, 경험기반 다양한 부품의 조립 전략 학습 기술을 통해, 단순반복 작업을 제외하고 대부분의 핸들링 작업은 사람의 수 공정에 의해 수행되고 있는 현재의 문제점을 해소할 수 있다.The present invention also relates to a real-time position / attitude / state recognition technology for parts using visual and tactile information, an optimum grip type intelligence technology for stable gripping of parts, an intelligent grip technology based on recognition information and experience , More than 30 kinds of objects), in-hand technology of parts using vision and tactile information, assembly strategy learning technology of various parts based on experience, The present problems which are being solved by the water process of the present invention can be solved.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It should be understood, however, that the effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs It will be possible.

도 1는 본 발명이 제안하는 로봇 핸드 시스템의 구성을 설명하는 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명이 제안하는 로봇 핸드의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 비젼, 제어 및 기계 학습에 따라 객체를 파지하는 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 4는 비젼 시스템을 기초로 객체를 파지하는 본 발명에 따른 로봇 핸드 시스템의 구성을 설명하는 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따라 물체의 대략적인 위치, 모양 등을 비젼을 통해 파악하여 Grasping을 시도하고, task의 수행을 실패하는 경우에는 알고리즘에 따라 실패한 이벤트를 학습하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 6은 비젼 시스템 이외에 촉각 센서를 추가적으로 이용하여 객체를 파지하는 본 발명에 따른 로봇 핸드 시스템의 구성을 설명하는 블록 구성도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명과 관련하여, 비젼 정보와 촉각 정보를 함께 이용한 로봇 파지의 구체적인 모습의 일례를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명과 관련하여, 비젼 정보와 촉각 정보를 함께 이용한 로봇 파지의 동작을 설명하는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 파지에 이용되는 소형상 모델 및 3차원 위치 피팅의 일례를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 따란 3차원 위치로 피팅시켜 파지에 적용하는 일례를 구체적으로 도시한 것이다.
도 11은 본 발명과 관련하여, 비젼 정보와 촉각 정보를 함께 이용한 로봇 파지의 전체적인 동작을 설명하는 순서도이다.
도 12는 본 발명과 관련하여, 러닝을 이용한 객체 파지를 설명하는 순서도의 일례를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명과 관련하여, 물체의 방향 및 위치 변화에 따라 파지 방법이 변화하는 일례를 도시한 것이다.
도 14는 본 발명에 따른 재파지의 필요성을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 재파지 학습 모델의 일례를 도시한 것이다.
도 16은 본 발명의 파지 성공 확률에 따른 재파지 수행 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명과 관련하여, 재파지를 적용한 task의 수행을 설명하는 도면이다.
도 18은 본 발명과 관련하여, 현재 grasping 한 형태로는 주어진 목적에 맞는 manipulation을 할 수 없을 때, regrasping을 사용하여 특정 업무를 완수할 수 있는 방법을 설명하는 순서도이다.
1 is a block diagram illustrating a configuration of a robot hand system proposed by the present invention.
2 is a view for explaining a configuration of a robot hand proposed by the present invention.
FIG. 3 illustrates a specific example of gripping an object according to the vision, control, and machine learning of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a configuration of a robot hand system according to the present invention for gripping an object based on a vision system.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of grasping an approximate position, shape, and the like of an object through a vision according to the present invention and learning a failed event according to an algorithm when a task fails to execute.
6 is a block diagram illustrating the configuration of a robot hand system according to the present invention for gripping an object by additionally using a tactile sensor in addition to a vision system.
FIGS. 7A and 7B show an example of a specific configuration of a robot finger using vision information and tactile information together with respect to the present invention.
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of a robot finger using vision information and tactile information together with respect to the present invention.
Fig. 9 shows an example of a small-sized model and three-dimensional position fitting used in the gripping of the present invention.
FIG. 10 shows an example of fitting to a three-dimensional position according to the present invention and applying the same to a grip.
11 is a flowchart for explaining the overall operation of the robot phage using the vision information and the tactile information together with the present invention.
Fig. 12 shows an example of a flowchart for explaining an object grasp using learning in connection with the present invention.
13 shows an example in which the gripping method is changed according to the change of the direction and the position of the object in relation to the present invention.
14 is a diagram for explaining the necessity of repagination according to the present invention.
FIG. 15 shows an example of a repagment learning model according to the present invention.
FIG. 16 is a diagram for explaining a re-fingerprinting method according to the fingerprint success probability of the present invention.
FIG. 17 is a diagram for explaining the performance of a task to which repargement is applied, according to the present invention. FIG.
FIG. 18 is a flowchart illustrating a method for completing a specific task using regrasping when a manipulation according to a given purpose can not be performed in the current grasping form according to the present invention.

본 발명의 구체적인 설명에 앞서, 본 발명에 적용되는 로봇 핸드 시스템의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.Prior to a specific description of the present invention, a configuration of a robot hand system applied to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1는 본 발명이 제안하는 로봇 핸드 시스템의 구성을 설명하는 블록 구성도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a robot hand system proposed by the present invention.

도 1을 참조하면, 로봇 핸드 시스템(100)은 무선 통신부(110), A/V(Audio/Video) 입력부(120), 사용자 입력부(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(160), 인터페이스부(170), 제어부(180), 전원 공급부(190) 및 로봇 핸드(200) 등을 포함할 수 있다. 1, the robot hand system 100 includes a wireless communication unit 110, an A / V input unit 120, a user input unit 130, a sensing unit 140, an output unit 150, A memory 160, an interface unit 170, a control unit 180, a power supply unit 190, a robot hand 200, and the like.

단, 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 로봇 핸드 시스템이 구현될 수도 있다.However, the components shown in Fig. 1 are not essential, and a robot hand system having components having more or fewer components may be implemented.

이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.Hereinafter, the components will be described in order.

무선 통신부(110)는 로봇 핸드 시스템과 무선 통신 시스템 사이 또는 기기와 기기가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. The wireless communication unit 110 may include one or more modules for enabling wireless communication between the robot hand system and the wireless communication system or between the device and the network in which the device is located.

예를 들어, 무선 통신부(110)는 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114) 및 위치정보 모듈(115) 등을 포함할 수 있다.For example, the wireless communication unit 110 may include a mobile communication module 112, a wireless Internet module 113, a short distance communication module 114, a location information module 115, and the like.

이동통신 모듈(112)은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 기기, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. The mobile communication module 112 transmits and receives a radio signal to at least one of a base station, an external device, and a server on a mobile communication network.

문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다. And various types of data according to transmission / reception of text / multimedia messages.

무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 로봇 핸드 시스템에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다. The wireless Internet module 113 refers to a module for wireless Internet access, and may be built in or enclosed in a robot hand system. WLAN (Wi-Fi), Wibro (Wireless broadband), Wimax (World Interoperability for Microwave Access), HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) and the like can be used as wireless Internet technologies.

근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, 와이파이(Wireless Fidelity, Wi-Fi) 등이 이용될 수 있다.The short-range communication module 114 refers to a module for short-range communication. (Bluetooth), Radio Frequency Identification (RFID), infrared data association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, WiFi Can be used.

위치정보 모듈(115)은 로봇 핸드 시스템의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈이 있다.The position information module 115 is a module for acquiring the position of the robot hand system, and a representative example thereof is a Global Position System (GPS) module.

도 1을 참조하면, A/V(Audio/Video) 입력부(120)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 것으로, 이에는 카메라(121)와 마이크(122) 등이 포함될 수 있다. 카메라(121)는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있다.Referring to FIG. 1, an A / V (Audio / Video) input unit 120 is for inputting an audio signal or a video signal, and may include a camera 121 and a microphone 122. The camera 121 processes an image frame such as a still image or a moving image obtained by the image sensor in the photographing mode. The processed image frame can be displayed on the display unit 151. [

카메라(121)에서 처리된 화상 프레임은 메모리(160)에 저장되거나 무선 통신부(110)를 통하여 외부로 전송될 수 있다. The image frame processed by the camera 121 may be stored in the memory 160 or transmitted to the outside through the wireless communication unit 110. [

카메라(121)는 사용 환경에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.Two or more cameras 121 may be provided depending on the use environment.

마이크(122)는 녹음모드, 음성인식 모드 등에서 마이크로폰(Microphone)에 의해 외부의 음향 신호를 입력받아 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 이동통신 모듈(112)을 통하여 이동통신 기지국으로 송신 가능한 형태로 변환되어 출력될 수 있다. 마이크(122)에는 외부의 음향 신호를 입력받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.The microphone 122 receives an external sound signal by a microphone in a recording mode, a voice recognition mode, or the like, and processes it as electrical voice data. The processed voice data can be converted into a form that can be transmitted to the mobile communication base station through the mobile communication module 112 and output. Various noise reduction algorithms may be implemented in the microphone 122 to remove noise generated in receiving an external sound signal.

사용자 입력부(130)는 사용자가 로봇 핸드 시스템의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다. 사용자 입력부(130)는 키 패드(key pad) 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다. The user input unit 130 generates input data for controlling the operation of the robot hand system by the user. The user input unit 130 may include a key pad dome switch, a touch pad (static / static), a jog wheel, a jog switch, and the like.

센싱부(140)는 로봇 핸드 시스템의 개폐 상태, 로봇 핸드 시스템의 위치, 사용자 접촉 유무, 로봇 핸드 시스템의 방위, 로봇 핸드 시스템의 가속/감속 등과 같이 로봇 핸드 시스템의 현 상태를 감지하여 로봇 핸드 시스템의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킨다. The sensing unit 140 senses the current state of the robot hand system such as the opening / closing state of the robot hand system, the position of the robot hand system, the presence of the user, the orientation of the robot hand system, And generates a sensing signal for controlling the operation of the sensor.

센싱부(140)는 전원 공급부(190)의 전원 공급 여부, 인터페이스부(170)의 외부 기기 결합 여부 등을 센싱할 수도 있다. The sensing unit 140 may sense whether the power supply unit 190 is powered on, whether the interface unit 170 is connected to an external device, and the like.

한편, 상기 센싱부(140)는 근접 센서(미도시)를 포함할 수 있다. Meanwhile, the sensing unit 140 may include a proximity sensor (not shown).

출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 디스플레이부(151), 음향 출력 모듈(152), 알람부(153), 햅틱 모듈(154) 및 프로젝터 모듈(155) 등이 포함될 수 있다.The output unit 150 is for generating an output relating to visual, auditory or tactile sense and includes a display unit 151, an acoustic output module 152, an alarm unit 153, a haptic module 154, 155, and the like.

디스플레이부(151)는 로봇 핸드 시스템에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. The display unit 151 displays (outputs) information processed in the robot hand system.

디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. The display unit 151 may be a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor-liquid crystal display (TFT LCD), an organic light-emitting diode (OLED), a flexible display display, and a 3D display.

이들 중 일부 디스플레이는 그를 통해 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 광투과형으로 구성될 수 있다. 이는 투명 디스플레이라 호칭될 수 있는데, 상기 투명 디스플레이의 대표적인 예로는 TOLED(Transparant OLED) 등이 있다. 디스플레이부(151)의 후방 구조 또한 광 투과형 구조로 구성될 수 있다. Some of these displays may be transparent or light transmissive so that they can be seen through. This can be referred to as a transparent display, and a typical example of the transparent display is TOLED (Transparent OLED) and the like. The rear structure of the display unit 151 may also be of a light transmission type.

로봇 핸드 시스템의 구현 형태에 따라 디스플레이부(151)가 2개 이상 존재할 수 있다. 예를 들어, 로봇 핸드 시스템에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다. There may be two or more display units 151 depending on the implementation of the robot hand system. For example, in the robot hand system, a plurality of display portions may be spaced apart from one another or may be disposed integrally with each other, or may be disposed on different surfaces.

디스플레이부(151)와 터치 동작을 감지하는 센서(이하, '터치 센서'라 함)가 상호 레이어 구조를 이루는 경우(이하, '터치 스크린'이라 함)에, 디스플레이부(151)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 터치 센서는, 예를 들어, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 형태를 가질 수 있다.(Hereinafter, referred to as a 'touch screen') in which a display unit 151 and a sensor for sensing a touch operation (hereinafter, referred to as 'touch sensor') form a mutual layer structure, It can also be used as an input device. The touch sensor may have the form of, for example, a touch film, a touch sheet, a touch pad, or the like.

터치 센서는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 가해진 압력 또는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는 터치 되는 위치 및 면적뿐만 아니라, 터치 시의 압력까지도 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. The touch sensor may be configured to convert a change in a pressure applied to a specific portion of the display unit 151 or a capacitance generated in a specific portion of the display unit 151 into an electrical input signal. The touch sensor can be configured to detect not only the position and area to be touched but also the pressure at the time of touch.

터치 센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(180)로 전송한다. 이로써, 제어부(180)는 디스플레이부(151)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다.If there is a touch input to the touch sensor, the corresponding signal (s) is sent to the touch controller. The touch controller processes the signal (s) and transmits the corresponding data to the controller 180. Thus, the control unit 180 can know which area of the display unit 151 is touched or the like.

상기 근접 센서(미도시)는 상기 터치스크린에 의해 감싸지는 로봇 핸드 시스템의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린의 근처에 배치될 수 있다. 상기 근접 센서는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 근접 센서는 접촉식 센서보다는 그 수명이 길며 그 활용도 또한 높다. The proximity sensor (not shown) may be disposed within an interior region of the robotic hand system that is enclosed by the touch screen or near the touch screen. The proximity sensor refers to a sensor that detects the presence or absence of an object approaching a predetermined detection surface or a nearby object without mechanical contact using the force of an electromagnetic field or infrared rays. The proximity sensor has a longer life span than the contact sensor and its utilization is also high.

상기 근접 센서의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 상기 터치스크린이 정전식인 경우에는 상기 포인터의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 포인터의 근접을 검출하도록 구성된다. 이 경우 상기 터치 스크린(터치 센서)은 근접 센서로 분류될 수도 있다.Examples of the proximity sensor include a transmission type photoelectric sensor, a direct reflection type photoelectric sensor, a mirror reflection type photoelectric sensor, a high frequency oscillation type proximity sensor, a capacitive proximity sensor, a magnetic proximity sensor, and an infrared proximity sensor. And to detect the proximity of the pointer by the change of the electric field along the proximity of the pointer when the touch screen is electrostatic. In this case, the touch screen (touch sensor) may be classified as a proximity sensor.

이하에서는 설명의 편의를 위해, 상기 터치스크린 상에 포인터가 접촉되지 않으면서 근접되어 상기 포인터가 상기 터치스크린 상에 위치함이 인식되도록 하는 행위를 "근접 터치(proximity touch)"라고 칭하고, 상기 터치스크린 상에 포인터가 실제로 접촉되는 행위를 "접촉 터치(contact touch)"라고 칭한다. 상기 터치스크린 상에서 포인터로 근접 터치가 되는 위치라 함은, 상기 포인터가 근접 터치될 때 상기 포인터가 상기 터치스크린에 대해 수직으로 대응되는 위치를 의미한다.Hereinafter, for convenience of explanation, the act of recognizing that the pointer is positioned on the touch screen while the pointer is not in contact with the touch screen is referred to as "proximity touch & The act of actually touching the pointer on the screen is called "contact touch. &Quot; The position where the pointer is proximately touched on the touch screen means a position where the pointer is vertically corresponding to the touch screen when the pointer is touched.

상기 근접센서는, 근접 터치와, 근접 터치 패턴(예를 들어, 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태 등)을 감지한다. 상기 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 정보는 터치 스크린상에 출력될 수 있다. The proximity sensor detects a proximity touch and a proximity touch pattern (e.g., a proximity touch distance, a proximity touch direction, a proximity touch speed, a proximity touch time, a proximity touch position, a proximity touch movement state, and the like). Information corresponding to the detected proximity touch operation and the proximity touch pattern may be output on the touch screen.

또한, 본 발명에 따른 로봇 핸드 시스템(100)은 자이로 센서(141)를 포함할 수 있다.In addition, the robot hand system 100 according to the present invention may include a gyro sensor 141.

자이로 센서(141)는 지구의 회전과 관계없이 높은 정확도로 항상 처음에 설정한 일정 방향을 유지하는 성질을 이용하여 물체의 방위 변화를 측정하는 센서이고, 자이로스코프에는 기계적인 방식과 광을 이용하는 광학식이 있다.The gyro sensor 141 is a sensor for measuring the azimuth change of an object by using the property of maintaining the predetermined constant direction set at the first time with high accuracy irrespective of the rotation of the earth and the gyroscope is an optical type have.

또한, 본 발명에 따른 로봇 핸드 시스템(100)는 가속도 센서(142)를 포함할 수 있다.In addition, the robot hand system 100 according to the present invention may include an acceleration sensor 142.

가속도센서(142)는 출력신호를 처리하여 물체의 가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 측정하는 것이다. The acceleration sensor 142 processes the output signal to measure dynamic forces such as acceleration, vibration, and impact of the object.

가속도 센서(142)는 검출 방식으로 크게 분류하면 관성식, 자이로식, 실리콘반도체식이 있는데, 진도계나 경사계 등도 가속도센서의 한 종류로 볼 수 있다.The acceleration sensor 142 is classified into an inertia type, a gyro type, and a silicon semiconductor type, and the acceleration system, the tilt system, and the like can be regarded as one type of acceleration sensor.

또한, 본 발명에 따른 로봇 핸드 시스템(100)는 압력 센서(143)를 포함할 수 있다.In addition, the robot hand system 100 according to the present invention may include a pressure sensor 143.

압력 센서(143)는 액체 또는 기체의 압력을 검출하고, 계측이나 제어에 사용하기 쉬운 전기 신호로 변환하여 전송하는 장치 및 소자를 말한다.The pressure sensor 143 refers to an apparatus and a device that detect the pressure of a liquid or a gas and convert it into an electric signal that is easy to use for measurement or control and transmit.

측정의 원리는 변위나 변형을 비롯하여 분자 밀도의 열전도율을 이용하는 등 매우 많은 종류가 쓰이고 있는데, 최근에는 실리콘을 재료로 한 변형 게이지형의 압력 센서가 개발되어 정밀한 압력 계측에 사용되고 있으며. 집적 회로를 동일한 기판 위에 만들어 넣어 신호 처리까지 하는 집적화 압력 센서도 개발되어 있다.Recently, a strain gauge type pressure sensor made of silicon material has been developed and used for precise pressure measurement. Integrated pressure sensors have also been developed that incorporate integrated circuits on the same substrate to process signals.

또한, 본 발명에 따른 로봇 핸드 시스템(100)은 촉각 센서(144)를 포함할 수도 있다.The robot hand system 100 according to the present invention may also include a tactile sensor 144. [

촉각 센서(144, Tactile Sensor)는 로봇에서 인공적으로 인간의 촉각을 실현하려는 압력 센서로스 크게 접촉 센서, 압력 센서, 미끄러짐 센서, 온도 센서 등으로 구분되는데, 인간의 고도화된 촉각 시스템을 구현하기 위해 필요한 기술이다.The tactile sensor (144, Tactile Sensor) is divided into a touch sensor, a pressure sensor, a slip sensor, and a temperature sensor to realize a human tactile sense artificially in a robot. Technology.

촉각센서 어레이(tactile sensor array)는 접촉각 센서(144)나 압각센서를 평면 형상으로 수 개~수 십개 나열하여 2차원적 정보를 얻기 위한 센서로서, 형상 또는 운동의 검출에도 이용할 수 있다. A tactile sensor array is a sensor for obtaining two-dimensional information by arranging several hundreds of contact angle sensors 144 or an elevation angle sensor in a planar shape, and can also be used for detection of shape or motion.

이들 센서의 다수는 도전성 고무 또는 압전성 고분자, 감압고분자의 양면의 전극 중 어느 한쪽을 분할하여 배열형 센서를 구성하고 있는데, 2차원적 압력분포는 상대하는 전극간의 저항변화 또는 전압출력으로부터 검출된다. Many of these sensors constitute an array type sensor by dividing any one of the electrodes of the conductive rubber, the piezoelectric polymer, and the decompression polymer, and the two-dimensional pressure distribution is detected from the resistance change or the voltage output between the opposing electrodes.

특히, 본 발명에 따른 촉각 센서(144)는 로봇 핸드(200)가 접촉하는 객체의 직항력(normal force), 전단력(shear force) 및 전도성(conductive) 중 적어도 하나를 감지할 수 있다.In particular, the tactile sensor 144 according to the present invention can sense at least one of the normal force, the shear force, and the conductivity of the object with which the robot hand 200 contacts.

한편, 음향 출력 모듈(152)은 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(160)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(152)은 로봇 핸드 시스템에서 수행되는 기능과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력 모듈(152)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.Meanwhile, the audio output module 152 can output audio data received from the wireless communication unit 110 or stored in the memory 160 in a recording mode, a voice recognition mode, a broadcast receiving mode, and the like. The sound output module 152 also outputs an acoustic signal related to a function performed in the robot hand system. The audio output module 152 may include a receiver, a speaker, a buzzer, and the like.

알람부(153)는 로봇 핸드 시스템의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. The alarm unit 153 outputs a signal for notifying the occurrence of an event of the robot hand system.

알람부(153)는 비디오 신호나 오디오 신호 이외에 다른 형태, 예를 들어 진동으로 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력할 수도 있다. The alarm unit 153 may output a signal for notifying the occurrence of an event in a form other than the video signal or the audio signal, for example, vibration.

상기 비디오 신호나 오디오 신호는 디스플레이부(151)나 음성 출력 모듈(152)을 통해서도 출력될 수 있어서, 그들(151,152)은 알람부(153)의 일부로 분류될 수도 있다.The video signal or the audio signal may be output through the display unit 151 or the audio output module 152 so that they may be classified as a part of the alarm unit 153.

햅틱 모듈(haptic module)(154)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(154)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 있다. 햅택 모듈(154)이 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 제어 가능하다. The haptic module 154 generates various tactile effects that the user can feel. A typical example of the haptic effect generated by the haptic module 154 is vibration. The intensity and pattern of the vibration generated by the hit module 154 can be controlled.

예를 들어, 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다. For example, different vibrations may be synthesized and output or sequentially output.

햅틱 모듈(154)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(eletrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다. In addition to the vibration, the haptic module 154 may include a pin arrangement vertically moving with respect to the contact skin surface, a spraying force or a suction force of the air through the injection port or the suction port, a touch on the skin surface, contact with an electrode, And various tactile effects such as an effect of reproducing a cold sensation using an endothermic or exothermic element can be generated.

햅틱 모듈(154)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과의 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(154)은 로봇 핸드 시스템의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.The haptic module 154 can be implemented not only to transmit the tactile effect through the direct contact but also to allow the user to feel the tactile effect through the muscular sensation of the finger or arm. More than two haptic modules 154 may be provided according to the configuration of the robot hand system.

프로젝터 모듈(155)은, 로봇 핸드 시스템을 이용하여 이미지 프로젝트(project) 기능을 수행하기 위한 구성요소로서, 제어부(180)의 제어 신호에 따라 디스플레이부(151)상에 디스플레이되는 영상과 동일하거나 적어도 일부가 다른 영상을 외부 스크린 또는 벽에 디스플레이할 수 있다.The projector module 155 is a component for performing an image project function using the robot hand system and is configured to have the same or at least the same image displayed on the display unit 151 in accordance with a control signal of the controller 180 Some can display other images on an external screen or wall.

구체적으로, 프로젝터 모듈(155)은, 영상을 외부로 출력하기 위한 빛(일 예로서, 레이저 광)을 발생시키는 광원(미도시), 광원에 의해 발생한 빛을 이용하여 외부로 출력할 영상을 생성하기 위한 영상 생성 수단 (미도시), 및 영상을 일정 초점 거리에서 외부로 확대 출력하기 위한 렌즈(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 프로젝터 모듈(155)은, 렌즈 또는 모듈 전체를 기계적으로 움직여 영상 투사 방향을 조절할 수 있는 장치(미도시)를 포함할 수 있다.Specifically, the projector module 155 includes a light source (not shown) that generates light (for example, laser light) for outputting an image to the outside, a light source And a lens (not shown) for enlarging and outputting the image at a predetermined focal distance to the outside. Further, the projector module 155 may include a device (not shown) capable of mechanically moving the lens or the entire module to adjust the image projection direction.

프로젝터 모듈(155)은 디스플레이 수단의 소자 종류에 따라 CRT(Cathode Ray Tube) 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 모듈 및 DLP(Digital Light Processing) 모듈 등으로 나뉠 수 있다. 특히, DLP 모듈은, 광원에서 발생한 빛이 DMD(Digital Micromirror Device) 칩에 반사됨으로써 생성된 영상을 확대 투사하는 방식으로 프로젝터 모듈(151)의 소형화에 유리할 수 있다.The projector module 155 can be divided into a CRT (Cathode Ray Tube) module, an LCD (Liquid Crystal Display) module and a DLP (Digital Light Processing) module according to the type of the display means. In particular, the DLP module may be advantageous for miniaturization of the projector module 151 by enlarging and projecting an image generated by reflecting light generated from a light source on a DMD (Digital Micromirror Device) chip.

바람직하게, 프로젝터 모듈(155)은, 로봇 핸드 시스템의 측면, 정면 또는 배면에 길이 방향으로 구비될 수 있다. 물론, 프로젝터 모듈(155)은, 필요에 따라 로봇 핸드 시스템의 어느 위치에라도 구비될 수 있음은 당연하다.Preferably, the projector module 155 may be provided longitudinally on the side, front or back side of the robotic hand system. Needless to say, the projector module 155 may be provided at any position of the robot hand system, if necessary.

한편, 메모리부(160)는 제어부(180)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 메시지, 오디오, 정지영상, 동영상 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 상기 메모리부(160)에는 상기 데이터들 각각에 대한 사용 빈도도 함께 저장될 수 있다. 또한, 상기 메모리부(160)에는 상기 터치스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.The memory unit 160 may store a program for processing and controlling the control unit 180 and temporarily store input / output data (e.g., message, audio, still image, For example. The frequency of use of each of the data may be stored in the memory unit 160 as well. In addition, the memory unit 160 may store data on vibration and sound of various patterns output when the touch is input on the touch screen.

메모리(160)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 로봇 핸드 시스템은 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(160)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.The memory 160 may be a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (for example, SD or XD memory), a RAM (Random Access Memory), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM A disk, and / or an optical disk. The robotic hand system may operate in association with a web storage that performs the storage function of the memory 160 on the Internet.

인터페이스부(170)는 로봇 핸드 시스템에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(170)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 로봇 핸드 시스템 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 로봇 핸드 시스템 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트, 이어폰 포트 등이 인터페이스부(170)에 포함될 수 있다. The interface unit 170 serves as a path for communication with all external devices connected to the robot hand system. The interface unit 170 receives data from an external device, receives power from the external device, transfers the data to each component in the robot hand system, or transmits data in the robot hand system to external devices. For example, a wired / wireless headset port, an external charger port, a wired / wireless data port, a memory card port, a port for connecting a device having an identification module, an audio I / O port, A video input / output (I / O) port, an earphone port, and the like may be included in the interface unit 170.

식별 모듈은 로봇 핸드 시스템의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(User Identify Module, UIM), 가입자 인증 모듈(Subscriber Identify Module, SIM), 범용 사용자 인증 모듈(Universal Subscriber Identity Module, USIM) 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치(이하 '식별 장치')는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 포트를 통하여 로봇 핸드 시스템과 연결될 수 있다. The identification module is a chip for storing various information for authenticating the usage right of the robot hand system and includes a user identification module (UIM), a subscriber identity module (SIM), a universal user authentication module Identity Module, USIM), and the like. Devices with identification modules (hereinafter referred to as "identification devices") can be manufactured in a smart card format. Therefore, the identification device can be connected to the robot hand system through the port.

상기 인터페이스부는 로봇 핸드 시스템이 외부 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 로봇 핸드 시스템에 공급되는 통로가 되거나, 사용자에 의해 상기 크래들에서 입력되는 각종 명령 신호가 상기 이동기기로 전달되는 통로가 될 수 있다. 상기 크래들로부터 입력되는 각종 명령 신호 또는 상기 전원은 상기 이동기기가 상기 크래들에 정확히 장착되었음을 인지하기 위한 신호로 동작될 수도 있다.When the robot hand system is connected to an external cradle, the interface unit may be a path through which power from the cradle is supplied to the robot hand system, or various command signals input from the cradle by a user are transmitted to the mobile device It can be a passage. The various command signals or the power source input from the cradle may be operated as a signal for recognizing that the mobile device is correctly mounted on the cradle.

제어부(controller, 180)는 통상적으로 로봇 핸드 시스템의 전반적인 동작을 제어한다. The controller 180 typically controls the overall operation of the robotic hand system.

전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.The power supply unit 190 receives external power and internal power under the control of the controller 180 and supplies power necessary for operation of the respective components.

여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.The various embodiments described herein may be embodied in a recording medium readable by a computer or similar device using, for example, software, hardware, or a combination thereof.

하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시예들이 제어부(180) 자체로 구현될 수 있다.According to a hardware implementation, the embodiments described herein may be implemented as application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays May be implemented using at least one of a processor, controllers, micro-controllers, microprocessors, and other electronic units for performing other functions. In some cases, The embodiments described may be implemented by the control unit 180 itself.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리(160)에 저장되고, 제어부(180)에 의해 실행될 수 있다.According to a software implementation, embodiments such as the procedures and functions described herein may be implemented with separate software modules. Each of the software modules may perform one or more of the functions and operations described herein. Software code can be implemented in a software application written in a suitable programming language. The software code is stored in the memory 160 and can be executed by the control unit 180. [

또한, 본 발명에 따른 시스템(100)은 로봇 핸드(200)를 포함할 수 있다.In addition, the system 100 according to the present invention may include a robotic hand 200.

로봇 핸드(200)는 크게 손바닥부(210) 및 손가락부(200)를 포함한다.The robot hand 200 mainly includes a palm part 210 and a finger part 200.

손가락부(200)는 적어도 하나의 마디를 갖는 구조로 구성 가능하고, 거리 센서(미도시)를 통해, 객체에 대해 동일한 속도로 이동하는 것도 가능하다.The finger portion 200 can be configured with a structure having at least one node, and it is also possible to move at the same speed for an object through a distance sensor (not shown).

본 발명에 따른 객체는 정보가 아예 존재하지 않는 상태의 객체, 외부로부터 전달받은 정보가 존재하는 상태의 객체, 실패 이벤트를 통해 정보가 축적된 정보가 존재하는 상태의 객체 등의 대상이 될 수 있다.The object according to the present invention can be an object in a state in which no information exists at all, an object in a state in which information received from the outside is present, an object in a state in which information in which information is accumulated through a failure event, and the like .

본 발명에 따른 객체에 대한 정보가 존재하는 상태는, 객체에 대한 완벽한 정보를 구축한 상태뿐만 아니라 실패 이벤트 및 러능을 통해 정보가 어느 정도 축적된 상태를 포함한다.The state in which the information on the object according to the present invention exists includes a state in which complete information on the object is constructed as well as a state in which information is accumulated to some extent through the failure event and the function.

한변, 로봇 핸드(200)는 복수로 시스템(100)에 구비될 수 있고, 복수의 로봇 핸드(200)를 통해 단순한 파지 작업뿐만 아니라 특정 순서 및 결합 방향 등을 갖는 태스크(task)를 수행하는 것도 가능하다.One side of the robot hand 200 may be provided in a plurality of systems 100 and may perform a task having a specific order and combination direction as well as a simple gripping operation through a plurality of robot hands 200 It is possible.

전술한 본 발명의 시스템(100) 구성을 기초로 본 명세서에서 제안하고자 하는 구체적인 기술에 대해 도면을 참조하여 설명한다.Based on the above-described system 100 configuration of the present invention, specific techniques to be proposed in the present specification will be described with reference to the drawings.

제 1 실시예 - unknown object를 시각 센서를 이용하여 핸들링하는 기술First Embodiment - A technique of handling an unknown object using a visual sensor

종래의 로봇 핸드를 기초로 실제 제조환경에서 수행되는 대부분의 작업은, 부품을 잡고 조립하는 핸들링 작업이며 정형화된 환경에서의 단순반복 작업을 제외하고 대부분의 핸들링 작업은 사람의 수 공정에 의해 수행된다는 문제점이 있었다.Most of the operations performed in a real manufacturing environment based on the conventional robot hand are a handling task of holding and assembling parts, and most of the handling operations are performed by a human water process, except for a simple repetitive operation in a formal environment There was a problem.

따라서 본 발명은 상기 문제점을 해소하고, 제조환경의 변화에 대응하여 생산효율을 높이기 위해 인공지능이 탑재된 파지/조립 기술을 제안하고자 한다.Therefore, the present invention proposes a gripping / assembling technique equipped with an artificial intelligence to solve the above problems and to increase production efficiency in response to a change in a manufacturing environment.

즉, 본 발명은 전술한 시스템(100) 구성을 기초로, 물체의 대략적인 위치, 모양 등을 비젼을 통해 파악하여 Grasping을 시도하고, task의 수행을 실패하는 경우에는 알고리즘에 따라 실패한 이벤트를 학습하며, Regrasping을 시도하는 핸들링 기술을 제공하고, 추가적으로 촉각센서를 활용하여 학습 알고리즘의 효율을 더 높이는 기술을 제공하고자 한다.That is, the present invention grasps the approximate position, shape, and the like of an object based on the above-described configuration of the system 100 through a vision, and when failing to perform a task, And provides a technique for regaling, and a technique for further improving the efficiency of the learning algorithm by using a tactile sensor.

또한, 본 발명은, 종래의 기계학습을 통한 파지 및 조작 방법 개발을 위해 기존 제안된 model-free 방법과 model-based 방법을 함께 개발해서 오래 걸리는 학습 시간 등의 약점을 극복하고, 모델 불확실성이 있는 상황에서도 활용할 수 있는 핸들링 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention overcomes the drawbacks of long learning time by developing the existing model-free and model-based methods for developing gripping and manipulation methods through conventional machine learning, And to provide a handling technique that can be utilized even in situations.

도 2는 본 발명이 제안하는 로봇 핸드의 구성을 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining a configuration of a robot hand proposed by the present invention.

도 2를 참조하면, 객체(10)를 파지하기 위한 로봇 핸드(200)가 도시된다.2, a robot hand 200 for gripping an object 10 is shown.

또한, 본 발명에 따른 시스템(1)에는 복수의 카메라(121)가 배치된다.A plurality of cameras 121 are arranged in the system 1 according to the present invention.

여기서 제어부(180)는 객체(10)에 대한 정보가 전혀 없는 상황에서 로봇 핸드(200)를 제어하여 객체(10)를 파지하는 동작을 수행할 수 있다.Here, the controller 180 can perform the operation of gripping the object 10 by controlling the robot hand 200 in a state in which there is no information about the object 10 at all.

즉, 본 발명에서는 객체에 대한 획득한 정보 또는 학습된 정보가 없으므로, 복수의 카메라(121)를 통한 비젼 시스템을 기초로, 대략적인 물체의 위치, 모양을 파악하고, 파악된 정보를 기초로 로봇 핸드(200)를 제어하여 객체(10)를 파지할 수 있다.That is, in the present invention, since there is no acquired information or learned information about the object, it is possible to grasp the approximate position and shape of the object based on the vision system through the plurality of cameras 121, The user can grasp the object 10 by controlling the hand 200.

구체적으로 이 경우, 제어부(180)는 획득된 영상을 이용하여 객체(10)의 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 결정하고, 파악된 정보를 기초로 로봇 핸드(200)가 바로 객체(10)를 파지하도록 제어할 수 있다.Specifically, in this case, the controller 180 determines at least one of the coordinates, the size, and the center of the object 10 using the acquired image, and based on the grasped information, the robot hand 200 directly grasps the object 10, As shown in Fig.

이 경우, 제어부(180)는 로봇 핸드(200)가 정밀한 grasping 보다는 power grasping을 기초로 객체(10)를 파지하도록 할 수 있다.In this case, the controller 180 may cause the robot hand 200 to grasp the object 10 based on power grasping rather than precise grasping.

로봇 핸드(200)는 정확한 정보를 정보를 기초로 객체(10)를 파지하는 것이 아니므로, 객체(10)를 파지하지 못하거나 파지한 이후에 객체(10)를 해방하는 이벤트가 발생될 수 있다.Since the robot hand 200 does not grasp the object 10 based on the information, it may generate an event to release the object 10 after the object 10 can not be grasped or grasped .

이때, 본 발명에서는 실패한 이벤트에 대한 기계 학습 알고리즘을 적용하고자 한다.In the present invention, a machine learning algorithm for failed events is applied.

즉, 로봇 핸드(200)가 객체(10)의 파지를 실패하는 경우, 제어부(180)는 실패 이벤트를 기초로 객체(200)의 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 다시 결정하게 된다.That is, when the robot hand 200 fails to grip the object 10, the controller 180 determines at least one of the coordinates, the size, and the center of the object 200 based on the failure event.

이후, 로봇 핸드(200)는 다시 결정된 팩터를 이용하여 객체(10)를 다시 파지하려는 시도를 한다.Thereafter, the robot hand 200 again attempts to grasp the object 10 again using the determined factor.

이러한 기계 학습 알고리즘을 객체(10)를 파지하지 못하는 경우에 반복적으로 수행될 수 있고, 결국, 구체적인 정보를 획득한 이후에 객체(10)를 파지하는 방법보다 훨씬 더 적은 시도, 연산량, 시간을 이용하여 객체(10)를 파지할 수 있게 된다.This machine learning algorithm can be repeatedly performed when the object 10 can not be grasped and eventually it is possible to use much less trial, computation time, and time than the method of grasping the object 10 after acquiring specific information So that the object 10 can be gripped.

도 3은 본 발명의 비젼, 제어 및 기계 학습에 따라 객체를 파지하는 구체적인 일례를 도시한 것이다.FIG. 3 illustrates a specific example of gripping an object according to the vision, control, and machine learning of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 핸드(200)는 1개의 손바닥부(210)와 3개의 손가락부(220)를 포함하고, 각 손가락부(220)는 복수의 마디로 구성된다.3, the robot hand 200 according to the present invention includes one palm 210 and three fingers 220, and each finger 220 is composed of a plurality of nodes.

도 3의 (a)를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 핸드(200)는 손바닥부(210)를 기준으로 복수의 손가락부(220)를 펼쳐서 오므리는 동작을 통해 객체(10)를 파지할 수 있다.3 (a), the robot hand 200 according to the present invention can grasp the object 10 through the unfolding operation of the plurality of fingers 220 with reference to the palm 210 have.

즉, 카메라(121)를 통해 획득된 영상을 기초로, 제어부(180)는 객체(10)의 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 결정하고, 파악된 정보를 기초로 로봇 핸드(200)가 바로 객체(10)를 파지하도록 제어한다.That is, the control unit 180 determines at least one of the coordinates, the size, and the center of the object 10 based on the image obtained through the camera 121, and the robot hand 200 directly So as to grasp the object 10.

이때, 로봇 핸드(200)가 객체(10)를 파지하지 못하거나 파지한 이후에 객체(10)를 해방하는 이벤트가 발생하는 경우, 제어부(180)는 실패 이벤트를 기초로 객체(200)의 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 다시 결정하고, 로봇 핸드(200)는 다시 결정된 팩터를 이용하여 객체(10)를 다시 파지하려는 시도를 한다.At this time, when the robot hand 200 does not grasp the object 10 or grasps the object 10 and then releases the object 10, the controller 180 controls the coordinates of the object 200 , Size, and center, and the robotic hand 200 attempts to retouch the object 10 again using the determined factor.

이러한 기계 학습 알고리즘에 따라 로봇 핸드(200)가 객체(10)를 파지하는 모습은 변화될 수 있다.The manner in which the robot hand 200 grasps the object 10 according to such a machine learning algorithm can be changed.

즉, 도 3의 (a)와 같이 객체(10)의 우 측면에서 파지하는 시도를 할 수 있고, (b)에 도시된 것과 같이 좌 측면에서 파지하는 시도를 할 수 있으며, (c)에 도시된 것과 같이 객체(10)의 하단을 받치면서 좌 측면에서 다른 손가락부(220)를 통해 파지하는 것도 가능하다.That is, an attempt can be made to grip the right side of the object 10 as shown in (a) of FIG. 3, and an attempt can be made to grip the left side as shown in (b) It is also possible to grasp the lower end of the object 10 through the other fingers 220 on the left side as shown in FIG.

도 4는 비젼 시스템을 기초로 객체를 파지하는 본 발명에 따른 로봇 핸드 시스템의 구성을 설명하는 블록 구성도이다.4 is a block diagram illustrating a configuration of a robot hand system according to the present invention for gripping an object based on a vision system.

도 4를 참조하면, 시스템(100)의 비젼 시스템을 이용하는 구성 이외에 촉각 센서(144)를 추가적으로 이용할 수 있는데, 이에 대해서는 도면을 참조하여 구체적으로 후술한다.Referring to FIG. 4, a tactile sensor 144 may additionally be used in addition to the configuration using the vision system of the system 100, which will be described in detail later with reference to the drawings.

또한, 객체(10)를 그립함에 있어, 제어부(180)는 비전정보(촉각 센서 정보를 함께 이용 가능)를 활용해서 현재 잡고 있는 unknown object(10)의 grasping 안전성을 판단할 수도 있다.Also, in gripping the object 10, the controller 180 may determine the grasping safety of the currently unknown unknown object 10 by using the vision information (tactile sensor information can be used together).

구체적으로, 제어부(180)는 파지하고 있는 물체(10)를 움직여 보면서 전체적으로 필요한 힘/토크를 측정해서 안전성을 확인할 수 있다.Specifically, the control unit 180 can check the safety by measuring the force / torque required as a whole while moving the holding body 10.

또한, 제어부(180)는 물체(10)의 예상되는 물성치를 고려해서 현재 grasping 형태에서 필요한 힘/토크를 예상할 수도 있다.In addition, the control unit 180 may estimate the required force / torque in the current grasping mode in consideration of the expected physical properties of the object 10.

이때, 제어부(180)는 로봇 핸드(200)의 grasping 안전성이 미리 설정된 값보다 낮다고 판단되는 경우, 로봇 핸드(200)가 객체(10)를 해방하고, 학습된 정보를 기초로 재파지하도록 제어할 수도 있다.At this time, if it is determined that the grasping safety of the robot hand 200 is lower than a predetermined value, the controller 180 releases the object 10 and controls the robot hand 200 to retake the object 10 based on the learned information It is possible.

재파지(regrasping)을 하기 위해 비전 정보 및 촉각 정보로 최적의 조건 파악하고, regrasing 과정에서 물체를 잡고 조작하려는 목적에 맞게 물건을 잡을 수 있도록 할 수도 있다.In order to regress, it is possible to grasp the optimum condition by the vision and tactile information, and to arrange the object in the regrasing process to suit the purpose of holding the object.

도 5는 본 발명에 따라 물체의 대략적인 위치, 모양 등을 비젼을 통해 파악하여 Grasping을 시도하고, task의 수행을 실패하는 경우에는 알고리즘에 따라 실패한 이벤트를 학습하는 방법을 설명하는 순서도이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of grasping an approximate position, shape, and the like of an object through a vision according to the present invention and learning a failed event according to an algorithm when a task fails to execute.

도 5를 참조하면, 가장 먼저, 적어도 하나의 제 1 객체(10)에 대한 영상을 카메라(121)가 획득하는 단계(S10)가 진행된다.Referring to FIG. 5, first, the camera 121 acquires an image of at least one first object 10 (S10).

여기서 본 발명은 제 1 객체(10)에 대한 사전 정보가 전혀 없고, 카메라(121)를 통해 획득되는 정보만을 기초로 제 1 객체(10)에 대한 파지를 시도하고자 한다.Here, the present invention attempts to grasp the first object 10 based only on information obtained through the camera 121 without any prior information about the first object 10.

이후, 획득된 영상을 이용하여 제 1 객체(10)의 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 제어부(180)가 결정하는 단계(S11)가 진행된다.Then, the control unit 180 determines at least one of the coordinates, the size, and the center of the first object 10 using the obtained image (S11).

S11 단계에서는 영상을 통해 제어부(180)가 좌표, 크기 및 중심에 대한 모든 정보를 획득하는 것이 아니라 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나의 팩터(factor)가 결정되는 경우, 결정된 팩터를 이용하여 핸드(200)가 바로 제 1 객체(10)를 파지하도록 제어한다(S12).In step S11, when at least one factor of the coordinate, size, and center is determined rather than obtaining all the information about the coordinates, size, and center through the image, the controller 180 determines the hand 200 to directly grasp the first object 10 (S12).

S12 단계에서 로봇 핸드(200)는 정확한 정보를 보유하고 있지 못하므로, 제 1 객체(10) 파지를 실패할 수 있다(S13).In step S12, since the robot hand 200 does not have accurate information, it may fail to grip the first object 10 (S13).

예를 들어, 제 1 객체(10)가 로봇 핸드(200)가 움직인 장소에 존재하지 않거나 로봇 핸드(200)의 손가락부(220)를 벌린 정도가 제 1 객체(10)의 너비보다 작거나 예상했던 1 객체(10)의 중심부와 다른 중심부를 향해 로봇 핸드(200)가 이동하는 등의 요소로 제 1 객체(10)를 파지하지 못하는 이벤트가 발생될 수 있다.For example, if the first object 10 is not present at a place where the robot hand 200 is moved or the degree of the finger 220 of the robot hand 200 is smaller than the width of the first object 10 An event that can not grasp the first object 10 can be generated by an element such as the movement of the robot hand 200 toward the central part of the expected one object 10 and the other central part.

이때, 제어부(180)는 실패 이벤트를 기초로 제 1 객체의 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 다시 결정(S14)하고, 로봇 핸드(200)는 다시 결정된 팩터를 이용하여 제 1 객체(10)를 다시 파지하게 된다(S15).At this time, the controller 180 determines again at least one of the coordinates, the size, and the center of the first object based on the failure event (S14), and the robot hand 200 determines the first object 10 using the determined factor again. (S15).

객체(10) 파지에 성공할 때까지, 본 발명에 따른 S13 단계 내지 S15 단계는 반복적으로 수행될 수 있다.Until the object 10 is successfully gripped, steps S13 to S15 according to the present invention can be repeatedly performed.

또한, 객체(10) 파지에 성공한 경우라도 전술한 것과 같이, 안정성 테스트를 통해, 파지가 불안정하다고 결정되면 객체(10) 파지를 해방하고, 재파지 할 수도 있다.In addition, even if the object 10 is successfully gripped, as described above, the object 10 can be gripped and re-gripped if it is determined through the stability test that the grip 10 is unstable.

따라서 본 발명에 따르면, 기계학습을 통한 파지 및 조작 방법 개발을 위해 기존 제안된 model-free 방법과 model-based 방법을 함께 개발해서 오래 걸리는 학습 시간 등의 약점을 극복하고 모델 불확실성이 있는 상황에서도 활용할 수 있도록 상호 보완적인 개발이 될 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to overcome the weak points such as long learning time and develop the model-free method and the model-based method in order to develop a gripping and manipulating method through machine learning, Can be complementary to each other.

제 2 실시예 - 객체를 카메라 및 촉각센서를 함께 이용하여 핸들링하는 기술SECOND EMBODIMENT - Technique for handling an object by using a camera and a tactile sensor together

본 발명에서는 제 1 실시예에서 설명한 기계 학습의 효율을 높이기 위해 카메라(121) 이외에 촉각센서(144)를 함께 이용하여 로봇 핸드(200)가 파지를 시도하는 기술을 제안하고자 한다.In the present invention, in order to improve the efficiency of the machine learning described in the first embodiment, a technique of trying to grasp the robot hand 200 by using the tactile sensor 144 in addition to the camera 121 is proposed.

즉, 본 발명은, 종래의 기계학습을 통한 파지 및 조작 방법 개발을 위해 기존 제안된 model-free 방법과 model-based 방법을 함께 개발해서 오래 걸리는 학습 시간 등의 약점을 극복하고, 모델 불확실성이 있는 상황에서도 활용할 수 있는 핸들링 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.That is, the present invention overcomes the shortcomings of long learning time by developing the existing model-free and model-based methods for developing gripping and manipulation methods through conventional machine learning, And to provide a handling technique that can be utilized even in situations.

또한, 제 2 실시예에서는 촉각센서(144)를 추가적으로 활용하여 기존에 많이 활용되는 normal force 측정은 물론이고 shear force, 대상 물체의 전도성 등을 측정하여 대상물 분류 및 학습할 수 있는 핸들링 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, in the second embodiment, a tactile sensor 144 is further utilized to provide a handling technique capable of classifying and learning objects by measuring a shear force, a conductivity of a target object, as well as a conventional normal force measurement .

도 6은 비젼 시스템 이외에 촉각 센서를 추가적으로 이용하여 객체를 파지하는 본 발명에 따른 로봇 핸드 시스템의 구성을 설명하는 블록 구성도이다.6 is a block diagram illustrating the configuration of a robot hand system according to the present invention for gripping an object by additionally using a tactile sensor in addition to a vision system.

도 6에 도시된 구성은 전술한 도 2에 도시된 것과 동일하나 추가적으로 촉각 센서(144)를 이용한다.The configuration shown in Fig. 6 is the same as that shown in Fig. 2 described above, but additionally uses the tactile sensor 144. Fig.

본 발명에 따른 촉각 센서(144)는 로봇 핸드(200)가 파지하는 객체(10)의 수직항력(normal force), 전단력(shear force) 및 전도성(conductive) 중 적어도 하나를 센싱할 수 있다.The tactile sensor 144 according to the present invention can sense at least one of the normal force, the shear force, and the conductivity of the object 10 held by the robot hand 200.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 시스템(1)에는 복수의 카메라(121)가 배치되고, 로봇 핸드(200)의 손가락부(220)의 적어도 일부에는 촉각 센서(144)가 복수로 구비될 수 있다.6, a plurality of cameras 121 are arranged in the system 1 according to the present invention, and a plurality of tactile sensors 144 are provided at least in a part of the finger unit 220 of the robot hand 200 .

여기서 본 발명은 객체에 대한 획득한 정보 또는 학습된 정보가 없으므로, 복수의 카메라(121)를 통한 비젼 시스템을 기초로, 대략적인 물체의 위치, 모양을 파악하고, 파악된 정보를 기초로 로봇 핸드(200)를 제어하여 객체(10)를 파지할 수 있는데, 구체적으로 제어부(180)는 획득된 영상을 이용하여 객체(10)의 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 결정하고, 파악된 정보를 기초로 로봇 핸드(200)가 바로 객체(10)를 파지하도록 제어할 수 있다.Since the present invention does not have acquired or learned information about an object, it is possible to grasp the approximate position and shape of an object on the basis of a vision system through a plurality of cameras 121, The control unit 180 determines at least one of the coordinates, the size, and the center of the object 10 by using the obtained image, It is possible to control the robot hand 200 to grasp the object 10 directly.

로봇 핸드(200)는 정확한 정보를 정보를 기초로 객체(10)를 파지하는 것이 아니므로, 객체(10)를 파지하지 못하거나 파지한 이후에 객체(10)를 해방하는 이벤트가 발생될 수 있고, 본 발명에서는 실패한 이벤트에 대한 기계 학습 알고리즘을 적용한다.Since the robot hand 200 does not grasp the object 10 based on the information, it can generate an event to release the object 10 after the object 10 is not grasped or grasped , The present invention applies a machine learning algorithm for failed events.

즉, 로봇 핸드(200)가 객체(10)의 파지를 실패하는 경우, 제어부(180)는 실패 이벤트를 기초로 객체(200)의 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 다시 결정하게 된다.That is, when the robot hand 200 fails to grip the object 10, the controller 180 determines at least one of the coordinates, the size, and the center of the object 200 based on the failure event.

이 경우, 도 2에서 설명한 것과 달리, 도 6에서는 로봇 핸드(200)의 손가락부(220)가 파지를 위해 객체(10)와 접촉되는 경우, 촉각센서(144)를 통해 획득된 객체(10)의 수직항력(normal force), 전단력(shear force), 전도성(conductive) 중 적어도 하나가 재파지에 추가적으로 활용된다.6, when the finger 220 of the robot hand 200 is brought into contact with the object 10 for gripping, the object 10 obtained through the tactile sensor 144 is moved to a position At least one of the normal force, the shear force, and the conductive force of the second electrode is additionally utilized.

즉, 로봇 핸드(200)는 다시 결정된 팩터와 촉각센서(144)에서 감지한 적어도 하나의 촉각 팩터를 이용하여 객체(10)를 다시 파지하게 되므로, 비젼 시스템만을 이용하는 경우보다 훨씬 더 적은 시도, 연산량, 시간을 이용하여 객체(10)를 파지할 수 있게 된다.In other words, since the robot hand 200 grasps the object 10 again using the determined factor and at least one tactile factor sensed by the tactile sensor 144, , It is possible to grasp the object 10 using time.

도 7a 및 도 7b는 본 발명과 관련하여, 비젼 정보와 촉각 정보를 함께 이용한 로봇 파지의 구체적인 모습의 일례를 도시한 것이다.FIGS. 7A and 7B show an example of a specific configuration of a robot finger using vision information and tactile information together with respect to the present invention.

도 7a의 (a)를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 핸드(200)는 1개의 손바닥부(210)와 2개의 손가락부(220)를 포함하고, 각 손가락부(220)는 복수의 마디로 구성된다.7A, a robot hand 200 according to an embodiment of the present invention includes a palm 210 and two fingers 220, and each finger 220 is divided into a plurality of segments .

본 발명에 따른 로봇 핸드(200)는 도 7a의 (a) 내지 (d)에 도시된 것과 같이, 손바닥부(210)를 기준으로 복수의 손가락부(220)를 펼쳐서 오므리는 동작을 통해 객체(10)를 파지할 수 있다.The robot hand 200 according to the present invention is configured such that the plurality of fingers 220 are unfolded and tilted with respect to the palm 210 as shown in Figures 7A to 7D, 10).

즉, 카메라(121)를 통해 획득된 영상을 기초로, 제어부(180)는 객체(10)의 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 결정하고, 파악된 정보를 기초로 로봇 핸드(200)가 바로 객체(10)를 파지하도록 제어한다.That is, the control unit 180 determines at least one of the coordinates, the size, and the center of the object 10 based on the image obtained through the camera 121, and the robot hand 200 directly So as to grasp the object 10.

이때, 도 7a의 (d)에서 로봇 핸드(200)가 객체(10)를 파지하지 못하거나 파지한 이후에 객체(10)를 해방하는 이벤트가 발생하는 경우, 제어부(180)는 실패 이벤트를 기초로 객체(200)의 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 다시 결정하고, 로봇 핸드(200)는 다시 결정된 팩터를 이용하여 객체(10)를 다시 파지하려는 시도를 하는데, 추가적으로 로봇 핸드(200)의 손가락부(220)가 파지를 위해 객체(10)와 접촉되는 경우, 촉각센서(144)를 통해 획득된 객체(10)의 수직항력(normal force), 전단력(shear force), 전도성(conductive) 중 적어도 하나가 재파지에 더 활용된다.In this case, when the robot hand 200 does not grasp or grasp the object 10 in FIG. 7A and then releases the object 10, the controller 180 generates a failure event The robot hand 200 determines again at least one of the coordinates, the size and the center of the object 200, and the robot hand 200 tries again to grasp the object 10 using the determined factor again. A normal force, a shear force, and a conductive state of the object 10 obtained through the tactile sensor 144 when the finger portion 220 comes into contact with the object 10 for gripping. At least one is utilized for re-digging.

이러한 기계 학습 알고리즘에 따라 로봇 핸드(200)가 객체(10)를 파지하는 것은 단순한 파지 이외에 특정 태스크(task)를 수행하기 위해 이용될 수도 있다.According to the machine learning algorithm, the robot hand 200 grasping the object 10 may be used to perform a specific task in addition to simple grasp.

즉, 도 7b에 도시된 것과 같이, 2개의 로봇 핸드(200)가 구비되고, 제 1 로봇 핸드(200a)는 제 1 손바닥부(210a) 및 제 1 손가락부(220a)를 포함하며, 제 2 로봇 핸드(200b)는 제 1 손바닥부(210b) 및 제 1 손가락부(220b)를 포함할 수 있다.That is, as shown in FIG. 7B, two robot hands 200 are provided, and the first robot hand 200a includes a first palm 210a and a first finger 220a, The robot hand 200b may include a first palm 210b and a first finger 220b.

또한, 도 7b에서는 제 1 객체(10a)에 제 2 객체(10b)를 삽입하는 동작을 수행하기 위해, 제 1 로봇 핸드(200a)와 제 2 로봇 핸드(200b)가 이용된다.7B, the first robot hand 200a and the second robot hand 200b are used to insert the second object 10b into the first object 10a.

단순한 파지 동작이 아닌 제 1 객체(10a)에 제 2 객체(10b)를 삽입하는 동작을 수행해야 하므로, 2개의 로봇 핸드(200)는 계속적으로 파지를 실패할 수 있고, 이때 전술한 비젼 시스템에 따른 학습 알고리즘이 반복적으로 이용된다.It is necessary to perform the operation of inserting the second object 10b into the first object 10a rather than the simple gripping operation. Therefore, the two robot hands 200 may fail to grasp continuously, and at this time, Learning algorithm is repeatedly used.

더 나아가 촉각 센서(144)를 통해 획득된 객체(10)의 수직항력(normal force), 전단력(shear force), 전도성(conductive) 중 적어도 하나가 재파지에 더 활용된다.Furthermore, at least one of the normal force, shear force, and conductivity of the object 10 obtained through the tactile sensor 144 is further utilized for re-grasping.

예를 들어, 물이 반만 들어있는 물병(10)을 조작하는 경우와 같이, 촉각 정보를 이용해서 물체의 외란(무게중심이 바뀌는 효과)에 맞게 힘 조절을 하면서 물건을 grasping & manipulation할 수 있다.For example, as in the case of manipulating a water bottle 10 containing half of water, the tactile information can be used to grasping and manipulating the object while adjusting the force according to the disturbance of the object (the effect of changing the center of gravity).

또한, 본 발명에서는 학습된 정보로 물체(10)를 잡는 손(200)의 모양 등을 미리 계산하여 적용할 수도 있다.In addition, in the present invention, the shape and the like of the hand 200 holding the object 10 with the learned information can be calculated and applied in advance.

또한, 전술한 것과 같이, 특정 태스크(task)를 수행하기 위해, 물체(10)를 잡고 조작하려는 목적에 맞게 물건(10)을 잡는 방법, 방향 등을 변경하는 알고리즘이 적용될 수 있다.Also, as described above, in order to perform a specific task, an algorithm for changing a method, direction, and the like of holding the object 10 in accordance with the purpose of holding the object 10 can be applied.

제 2 실시예에서 이용되는 촉각 정보는 normal force, shear force, 전기 전도성 등의 정보를 포함하고, 추가적으로 작은 물체(10)를 잡을 때 외부 환경(바닥면 등)과 접촉된 상태에서 잡을 수 있는 정보에 대해서도 추가적으로 획득할 수 있다.The tactile information used in the second embodiment includes information such as normal force, shear force, and electric conductivity, and additionally information that can be caught while being in contact with an external environment (such as a floor surface) Can be additionally obtained.

따라서 비전 정보와 촉각 정보를 함께 활용해서 정밀한 힘(shear force 포함)를 측정하여 정밀한 조립 작업이 가능해질 수 있다.Therefore, by precisely measuring force (including shear force) by using both vision information and tactile information, it becomes possible to perform precise assembly work.

도 8은 본 발명과 관련하여, 비젼 정보와 촉각 정보를 함께 이용한 로봇 파지의 동작을 설명하는 순서도이다.FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of a robot finger using vision information and tactile information together with respect to the present invention.

도 8을 참조하면, 가장 먼저, 카메라(121)가 적어도 하나의 제 1 객체(10)에 대한 영상을 획득하는 단계(S20)가 진행된다.Referring to FIG. 8, first, the camera 121 acquires an image of at least one first object 10 (S20).

이후, 제어부(180)는 획득된 영상을 이용하여 상기 제 1 객체의 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나의 팩터(factor)를 결정(S21)하고, 결정된 팩터를 이용하여 핸드(200)가 제 1 객체(10)를 파지한다(S22).Thereafter, the controller 180 determines at least one factor among the coordinates, sizes, and centers of the first object using the obtained image (S21), and determines whether the hand 200 is a first The object 10 is grasped (S22).

이때, 도 5에서의 방법과 달리, 제 2 실시예에서는 핸드(200)가 상기 파지를 위해 제 1 객체(10)와 접촉되는 경우, 제 1 객체(10)의 수직항력(normal force), 전단력(shear force), 전도성(conductive) 중 적어도 하나를 촉각센서(144)가 감지하는 단계(S22)가 진행된다.5, in the second embodiment, when the hand 200 is brought into contact with the first object 10 for gripping, the normal force, shear force (force) of the first object 10, a step S22 is performed in which the tactile sensor 144 senses at least one of shear force, conductive, and conductive.

S22 단계 이후, 부족한 정보로 인해, 로봇 핸드(200)가 제 1 객체(10)의 파지를 실패하는 경우(S23), 제어부(180)는 실패 이벤트를 기초로 제 1 객체의 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나의 팩터를 다시 결정한다(S24).If the robot hand 200 fails to grasp the first object 10 due to insufficient information after step S22 (S23), the controller 180 determines whether the coordinate, size, and center of the first object At least one factor among the factors is determined again (S24).

S24 단계를 기초로, 핸드(200)가 제 1 객체를 다시 파지하고자 하는 경우, 도 5에서의 방법과 달리 제 2 실시예에서는 다시 결정된 팩터 및 촉각센서에서 감지한 적어도 하나의 촉각 팩터를 이용하여 제 1 객체를 다시 파지하게 된다(S25).In the case where the hand 200 desires to grasp the first object again in step S24, unlike the method in FIG. 5, in the second embodiment, by using the determined factor and at least one tactile factor sensed by the tactile sensor And the first object is again gripped (S25).

따라서 본 발명에 따르면, 기존 많이 활용되는 normal force 측정은 물론이고 shear force까지 감지할 수 있고 대상 물체의 전도성 등을 측정하여 대상물 분류를 할 수 있는 촉각 센서를 개발하고 인간처럼 이러한 촉각 정보를 활용 가능하다.Therefore, according to the present invention, a tactile sensor capable of detecting a shear force as well as a normal force measurement is developed, which can classify an object by measuring the conductivity of the object, Do.

또한, 시각 및 촉각정보를 이용한 부품의 실시간 위치/자세/상태 인식 기술, 부품의 안정파지를 위한 최적 파지형태 추론지능 기술, 인식정보와 경험에 기반한 지능적 파지기술(단일 그리퍼/손 이용, 30종 이상 물체), 시각 및 촉각정보를 이용한 부품의 위치/방향 조작(In-Hand) 기술, 경험기반 다양한 부품의 조립 전략 학습 기술을 통해, 단순반복 작업을 제외하고 대부분의 핸들링 작업은 사람의 수 공정에 의해 수행되고 있는 현재의 문제점을 해소할 수 있다.In addition, it provides real time position / attitude / status recognition technology of parts using visual and tactile information, optimal grip type intelligence technology for stable grip of parts, intelligent grip technology based on recognition information and experience (single gripper / In-Hand technology using visual and tactile information, assembly strategy learning techniques of various parts based on experience, and most of the handling work except for simple repetitive tasks, The present problem that is being solved by the present invention can be solved.

제 3 실시예 - 학습된 정보를 기초로 객체를 더 정밀하게 파지하는 방법Third Embodiment - A method of more precisely grasping an object based on learned information

본 발명에 따른 제 3 실시예에서는 전술한 제 1 실시예 및 제 2 실시예를 기초로 객체(10)에 대한 정보가 학습된 경우, 더 빠르고 더 정확하게 객체(10)를 그립할 수 있는 추가적인 방법을 제안한다.In the third embodiment according to the present invention, when information on the object 10 is learned on the basis of the first and second embodiments described above, an additional method of gripping the object 10 faster and more accurately .

제 3 실시예에서 적용되는 추가적인 방법은 다음과 같다.An additional method applied in the third embodiment is as follows.

1) 미리 저장된 참조 화상과 입력 화상의 차이를 오차 함수(에러 function)을 통해 해결하는 방법1) a method of resolving the difference between a reference image stored in advance and an input image through an error function

2) 잡는 부위 결정에 있어 2차원적인 지점을 정해서 소형상 모델을 결정하고, 3차원 위치로 피팅시켜 파지에 적용하는 방법2) Determine the small phase model by determining the two-dimensional point in the gravitational part determination, and apply it to the three-dimensional positioning

먼저, 미리 저장된 참조 화상과 입력 화상의 차이를 오차 함수(에러 function)을 통해 해결하는 방법에 대해 설명한다.First, a method of resolving the difference between a reference image stored in advance and an input image through an error function will be described.

첫 번째 방법에서는 본 시스템(100)은 메모리(160)를 통해 객체(10)와 관련된 정보를 미리 저장하거나 무선 통신부(110)를 통해 외부로부터 수신할 수 있다.In the first method, the system 100 may pre-store information related to the object 10 through the memory 160 or receive it from the outside through the wireless communication unit 110. [

또한, 카메라(121) 또는 촉각 센서(144)를 통해 객체(10)에 대한 파지를 시도하면서 객체(10)에 대한 정보를 획득할 수 있다.In addition, information about the object 10 can be obtained by attempting to grasp the object 10 through the camera 121 or the tactile sensor 144.

이때, 제어부(180)는 미리 저장되거나 외부로부터 수신한 객체(10)에 대한 정보와 카메라(121) 등을 통해 획득된 정보를 서로 비교하여 오차 정도를 판단하고, 미리 저장된 정보를 이용하거나 획득된 정보를 수정하는 방법 등을 수행할 수 있다.At this time, the controller 180 compares the information about the object 10 stored in advance or received from the outside with the information obtained through the camera 121 or the like to determine the degree of error, And a method of correcting information.

이때, 제어부(180)는 미리 저장되거나 외부로부터 수신한 객체(10)에 대한 정보와 카메라(121) 등을 통해 획득된 정보를 서로 비교하기 위한 오차 함수는 다음과 같다.Here, the error function for comparing the information about the object 10 stored in advance or received from the outside with the information obtained through the camera 121 or the like is as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서 커버 오차는 εcover(u,v,x,y)이며 레인지 오차는 range(u,v,x,y,z)이다. 이들의 오차항은 입력 레인지 화상의 좌표(u,v)에 있는 화소 마다에 평가된다. 참조 레인지 화상 의 화소 평행이동값(x, y, z)은 입력 레인지 화상 에 대한 그 위치를 결정한다. The coverage error is εcover (u, v, x, y) and the range error is range (u, v, x, y, z). These error terms are evaluated for each pixel in the coordinates (u, v) of the input range image. The pixel translation value (x, y, z) of the reference range image determines its position with respect to the input range image.

함수는 가중치 λ를 이용해 모든 화상 화소(u,v)에 걸쳐 총합된다(예를 들면 λ=10). 표준화 계수 Ncover 및 Nrange는 오차를 물체 및 화상 사이즈에서 독립시킨다. 오차는 화상 R가 입력 이미지 I 중의 아마 부분 차폐된 물체와 위치 맞춤 될 경우에 최소가 될 수 있다.The function is summed over all image pixels (u, v) using the weight [lambda] (e.g., [lambda] = 10). The normalization factors Ncover and Nrange separate the error from the object and the image size. The error can be minimized when the image R is aligned with the partially shielded object in the input image I.

다음으로, 잡는 부위 결정에 있어 2차원적인 지점을 정해서 소형상 모델을 결정하고, 3차원 위치로 피팅시켜 파지에 적용하는 방법에 대해 설명한다.Next, a method of determining a small-sized model by determining a two-dimensional point in the gravitational part determination, and fitting it to a three-dimensional position and applying it to the grip will be described.

도 9는 본 발명의 파지에 이용되는 소형상 모델 및 3차원 위치 피팅의 일례를 도시한 것이고, 도 10은 본 발명에 따란 3차원 위치로 피팅시켜 파지에 적용하는 일례를 구체적으로 도시한 것이다.FIG. 9 shows an example of a small-sized model and three-dimensional position fitting used in the gripping of the present invention, and FIG. 10 shows an example of fitting to a three-dimensional position to be applied to a grip according to the present invention.

도 9를 참조하면, 제어부(180)는 촬영 화상 내에서 「인식 영역」과 해야 할 범위의 지정을 입력 장치를 통해 받아들인다. 여기서 「인식 영역」이란, 핸드(200) 에 파지시키는 부위를 지정하기 위해 제어부(180)가 촬영 화상 내로 설정하는 영역이다. 인식 영역은 거리 계측의 대상 영역으로서 사용될 수 DT다.Referring to Fig. 9, the control unit 180 receives the designation of a range to be made with the " recognition area " in the photographed image through the input device. Here, the " recognition area " is an area set by the control unit 180 in the photographed image in order to designate a portion to be gripped by the hand 200. [ The recognition area is DT which can be used as a target area for distance measurement.

도 9의 (a)를 참조하면, 제어부(180)가 객체(10)에서 파지하고자 하는 영역을 나타내는 인식영역(11, 12, 13)이 도시된다.Referring to FIG. 9A, recognition areas 11, 12, and 13 indicating areas that the control unit 180 desires to grasp in the object 10 are shown.

인식영역(11)은 컵의 동체 부분을 지정하고, 인식영역(12)은 컵 개구의 테두리 부분을 지정하며, 인식영역(13)은 핸들 부분을 지정한다.The recognition area 11 designates the body part of the cup, the recognition area 12 designates the rim part of the cup opening, and the recognition area 13 designates the handle part.

또한, 도 9의 (b)에 도시된 것과 같이, 해당 인식영역(13)과 연관된 2차원 도형을 나타내는 아이콘 리스트(20)가 디스플레이부(151) 상에 더 표시될 수 있다.9 (b), an icon list 20 indicating a two-dimensional graphic form associated with the recognition area 13 can be further displayed on the display unit 151. [

도 9의 (b)에 도시된 아이콘 21~24는 각각 소형상 모델의 일례를 나타내고 있다. Icons 21 to 24 shown in FIG. 9 (b) each show an example of a miniature image model.

즉, 아이콘 41은 사각기둥 모델, 아이콘 42는 평판 모델, 아이콘 43은 원기둥 모델, 아이콘 43은 원추대 모델이다. That is, the icon 41 is a square column model, the icon 42 is a flat plate model, the icon 43 is a cylinder model, and the icon 43 is a frustum model.

각각의 소형상 모델은 형태 및 크기를 규정하기 위한 형상 파라미터, 위치 및 자세를 규정하기 위한 배치 파라미터를 가진다.Each miniature model has configuration parameters to define its shape and size, and placement parameters to specify its position and orientation.

덧붙여 소형상 모델의 종류는 도 9의 (b)에 나타낸 것에 한정되지 않는 것은 물론이며 2차 타원체, L자형 각주, C자형 원기둥 등의 다양한 형상이 더 이용될 수 있다.In addition, the type of the small-sized model is not limited to that shown in Fig. 9B, and various shapes such as a secondary ellipsoid, an L-shaped footstep, and a C-shaped cylindrical shape can be further utilized.

또한, 도 9의 (c)를 참조하면, 인식 영역(11, 12, 13)에 대응하는 작업 공간의 3차원 위치 데이터(30)의 취득을 나타내는 개념도이다. 9 (c) is a conceptual diagram showing the acquisition of the three-dimensional position data 30 of the work space corresponding to the recognition areas 11, 12, and 13.

도 9의 (c)에서의 3 차원 위치 데이터(30)는 인식 영역과 함께 작업 공간의 로봇(200) 에서 본 깊이를 나타낸다.The three-dimensional position data 30 in (c) of FIG. 9 shows the depth seen from the robot 200 in the work space together with the recognition area.

또한, 도 9의 (d)를 참조하면, 소형상 모델(구체적으로는 원기둥 모델, 40)을 겹쳐 표시한 것이며 사용자가 원기둥 모델을 선택했을 경우의 피팅 결과를 나타내고 있다.9 (d), the small-sized model (specifically, the cylindrical model 40) is displayed in a superimposed manner, and the fitting result when the user selects the cylindrical model is shown.

또한, 도 10을 참조하면, 데이터 구조 구체적인 예이며 원통 모델(40)에 적용 가능한 파지 패턴에 관한 데이터 내용을 나타내고 있다. 10, the data structure is a concrete example and shows the contents of data relating to the grip pattern applicable to the cylindrical model 40. FIG.

로봇 핸드(200)의 종류가 다르면, 실행 가능한 파지 패턴이 다르며 같은 소형상 모델에 적용 가능한 파지 패턴도 달라질 수 있다.If the types of the robot hands 200 are different, the executable grasp patterns are different and the grasp patterns applicable to the same small-sized model may be different.

즉, 도 10에서 핸드(200)는 핸드 타입이 「평면 3 관절 2 손가락 핸드」이며 소형상 모델이 원통 모델일 때 적용 가능한 파지 패턴으로서, 4개의 파지 패턴이 적용 조건과 함께 기록되어 있다. That is, in FIG. 10, the hand 200 is a grip pattern applicable when the hand type is a "plane three-joint 2-finger hand" and the small-sized model is a cylindrical model, and four grip patterns are recorded together with the application conditions.

구체적으로는 4개의 파지 패턴은 측면 가위 파지, 단면 가위 파지, 잡아 포함 파지 및 가장자리 면 가위 파지 등이 이용될 수 있다.Specifically, the four grasping patterns can be used as side grasping grasping, cross-sectional grasping grasping, grasping grasping, and edge grasping grasping.

따라서 본 발명에서는 획득된 영상을 기초로 제어부(180)가 로봇 핸드(200)가 파지하고자 하는 지점에 대응되는 2차원 모델을 확정하고, 깊이 정보를 통해 2차원 모델을 3차원 모델로 결정하며, 결정된 3차원 모델의 파지에 최적화된 자세를 결정하여 로봇 핸드(200)가 객체(10)를 파지하도록 할 수 있다.Accordingly, in the present invention, the controller 180 determines a two-dimensional model corresponding to a point the robot hand 200 wants to grasp based on the acquired image, determines the two-dimensional model as a three-dimensional model through the depth information, The robot hand 200 can grasp the object 10 by determining an attitude optimized for the grasp of the determined three-dimensional model.

이를 통해, 획득된 정보를 기초로 추가적인 정보 획득 없이 로봇 핸드(200)는 신속하게 객체(10)를 그립할 수 있게 된다.Thereby, the robot hand 200 can quickly grip the object 10 without obtaining additional information based on the obtained information.

제 4Fourth 실시예Example -  - 비젼vision 정보 및 촉각 정보를 기초로 파지하는 동작을 통해 태스크(task)를 수행하는 방법 A method of performing a task through an operation of gripping based on information and tactile information

또한, 본 발명에서는 전술한 제 1 실시예 내지 제 3 실시예를 기초로 로봇 핸드(200)가 객체(10)를 파지하고, 특정 태스크를 수행하는 방법에 대해 설명한다.In the present invention, a method of holding the object 10 by the robot hand 200 and performing a specific task will be described on the basis of the above-described first to third embodiments.

도 11은 본 발명과 관련하여, 비젼 정보와 촉각 정보를 함께 이용한 로봇 파지의 전체적인 동작을 설명하는 순서도이고, 도 12는 본 발명과 관련하여, 러닝을 이용한 객체 파지를 설명하는 순서도의 일례를 도시한 것이다.FIG. 11 is a flow chart for explaining an overall operation of a robot phage using vision information and tactile information together in connection with the present invention. FIG. 12 shows an example of a flowchart for explaining an object grasp using learning in accordance with the present invention. It is.

도 11을 참조하면, 촉각 센서(144) 및 비금속 센서(145)에서 획득된 정보 및 카메라(122)를 통해 획득된 정보를 기초로 제어부(180)는 객체(10)에 대한 물성 등의 성질을 예측하고, 이를 기초로 객체(10)에 대한 파지를 시도한다.11, based on the information obtained from the tactile sensor 144 and the nonmetal sensor 145 and the information obtained through the camera 122, the controller 180 determines the properties such as the physical properties of the object 10 And attempts to grasp the object 10 based on the prediction.

이때, 객체에 대한 파지는 실패할 수 있고, 제어부(180)는 실패 이벤트가 발생될 때마다 카메라(122)를 통해 획득된 정보를 기초로 재파지를 위한 팩터를 조절하고, 촉각 센서(144) 등을 통해 획든된 정보를 기초로 중추 촉감 프로세스(S30)를 진행한다.At this time, the gripping of the object may fail, and the controller 180 adjusts the factor for re-gripping based on the information obtained through the camera 122 every time a failure event is generated, (S30) based on the information formed through the touch operation.

즉, S30 단계에서는 제어신호를 피드백하거나 압력, 거침 정보를 제공하거나 객체(10)에 대한 물성 정보를 제어부(180)에 전달한다.That is, in step S30, the control signal is fed back, pressure, roughness information is provided, or physical property information about the object 10 is transmitted to the controller 180.

이때, 제어부(180)는 카메라를 통해 획득된 정보와 상기 S30 단계를 통해 획득된 정보를 기초로 객체(10)에 대한 정보를 학습(S31)하고, 학습된 정보를 기초로 객체(10)에 대한 파지 조건을 재 설정(S32)하며, 반영된 재 설정 조건을 기초로 반복적으로 객체(10)를 파지하여 특정 태스크를 수행할 수 있다.At this time, the control unit 180 learns information about the object 10 based on the information obtained through the camera and the information obtained through the step S30 (S31), and based on the learned information, (Step S32), and a specific task can be performed by repeatedly grasping the object 10 based on the reflected reset condition.

도 12를 참조하면, 촉각 센서(144)를 통해 획득된 정보를 기초로 학습하는 과정(1100)과 카메라(122)를 통해 획득된 정보를 기초로 학습하는 과정(1000)이 도시되고, 이러한 시각입력 정보와 촉각입력 정보를 기초로 로봇핸드가 파지 동작을 수행하는 과정(1200)이 도시된다.Referring to FIG. 12, a process 1000 for learning based on information obtained through the camera 122 and a process 1100 for learning based on information obtained through the tactile sensor 144 are shown. A process 1200 of a robot hand performing a gripping operation based on input information and tactile input information is shown.

제 5 실시예 - 재파지 동작을 통한 태스크(task)를 수행하는 방법Fifth Embodiment - A method of performing a task through a re-finger operation

한편, 특정 업무(task)를 로봇 핸드(200)가 수행하기 위해서는, 현재 grasping 한 형태로는 주어진 목적에 맞는 manipulation을 할 수 없을 때 regrasping을 사용하는 것이 필요할 수 있다.On the other hand, in order for the robot hand 200 to perform a specific task, it may be necessary to use regrasping when the manipulation according to a given purpose can not be performed in the present grasping form.

따라서 본 발명에서는 특정 업무(task)를 로봇 핸드가 수행하기 위해, 현재 grasping 한 형태로는 주어진 목적에 맞는 manipulation을 할 수 없을 때 regrasping을 사용하여 특정 업무를 완수할 수 있는 기술을 제안하는 것을 목적으로 한다.Therefore, in the present invention, it is desired to propose a technique capable of completing a specific task using a regression when a robot hand can not perform a manipulation for a given purpose in the present grasping form in order to perform a specific task .

즉, 본 발명은 양팔 로봇 핸드(200)가 물체를 조립작업 할 때, 현재 물체를 잡고 있는 상태에서는 조립 작업이 이루어질 수 없는 경우, 한쪽이나 양쪽 물건을 놓고 조립작업이 가능 하도록 다시 잡는데 필요한 최적 알고리즘을 제안하는 것을 목적으로 한다.That is, according to the present invention, when the two-arm robot hand 200 assembles an object, when an assembling operation can not be carried out while holding an object at present, an optimal algorithm And the like.

또한, 본 발명은 재파지 동작에서 촉각센서(144)를 추가적으로 활용하여 기존에 많이 활용되는 normal force 측정은 물론이고 shear force, 대상 물체의 전도성 등을 측정하여 대상물 분류 및 학습할 수 있는 핸들링 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, in the present invention, the tactile sensor 144 is additionally utilized in the re-gripping operation to measure a normal force, which is widely used in the past, as well as a handling technique capable of classifying and learning objects by measuring shear force, The purpose is to provide.

도 13은 본 발명과 관련하여, 물체의 방향 및 위치 변화에 따라 파지 방법이 변화하는 일례를 도시한 것이다.13 shows an example in which the gripping method is changed according to the change of the direction and the position of the object in relation to the present invention.

도 13의 (a)를 참조하면, 물체(10)는 외부의 힘 또는 파지하고자 하는 동작에 의해 위치 또는 방향이 변화될 수 있다.Referring to Fig. 13 (a), the position or direction of the object 10 can be changed by an external force or an operation to grasp.

또한, 복수의 객체(10)가 존재하고, 특정 태스크(task)를 수행하기 위해, 복수의 객체(10)가 결합되는 순서가 정해져 있는데, 해당 순서에 대응하지 않는 객체(10)를 파지하는 이벤트가 발생할 수도 있다.In order to perform a specific task in which a plurality of objects 10 exist, an order in which a plurality of objects 10 are combined is determined. In an event in which an object 10 May occur.

이 경우에는 도 13의 (b)에 도시된 것과 같이, 변화된 물체(10)의 방향 및 위치 변화를 고려하여 객체(10)에 대한 파지가 수행되어야 한다.In this case, as shown in FIG. 13 (b), the gripping of the object 10 must be performed in consideration of the change of the direction and the position of the changed object 10.

또한, 도 13의 (b)에 도시된 것과 같이, 복수의 객체(10)가 존재하고, 특정 태스크(task)를 수행하기 위해, 복수의 객체(10)가 결합되는 순서가 정해져 있는데, 해당 순서에 대응하지 않는 객체(10)를 파지하는 이벤트가 발생하는 경우에는, 파지한 객체(10)를 해방하고, 새롭게 객체(10)를 파지하는 방법이 적용되어야 한다.13B, there are a plurality of objects 10, and in order to perform a specific task, the order in which a plurality of objects 10 are combined is determined, A method of releasing the gripped object 10 and gripping the object 10 newly should be applied when an event of gripping the object 10 not corresponding to the object 10 occurs.

또한, 재파지에 있어, 다음 프로세스에 최적화된 객체(10)의 지점을 그립하거나 객체(10)의 위치, 방향 등을 다음 프로세스에 적합하도록 변화시킨 수 객체(10)를 그립하는 방법 등도 이용될 수 있다.In the rephasing, a method of gripping a point of the object 10 optimized for the next process or gripping the number object 10 in which the position, direction, etc. of the object 10 is changed to suit the next process .

도 14는 본 발명에 따른 재파지의 필요성을 설명하기 위한 도면이다.14 is a diagram for explaining the necessity of repagination according to the present invention.

도 14에서는 객체(10)가 복수로 존재하고, 복수의 객체(10)를 조립하는 특정 태스크를 수행하는 것을 목적으로 한다.In FIG. 14, a plurality of objects 10 exist, and a specific task of assembling a plurality of objects 10 is performed.

이때, 제어부(180)는 특정 태스크를 수행하기 위해, 복수의 객체(10)를 조립하는 순서 등에 대한 정보를 미리 저장하거나 통신부(110)를 통해 외부로부터 지시 받을 수 있다.At this time, the controller 180 may store information on the order of assembling the plurality of objects 10 or the like in advance in order to perform a specific task, or may receive instructions from the outside through the communication unit 110. [

도 14의 (a)에 도시된 것과 같이, 객체(10)는 제 1 객체(10a), 제 2 객체(10b) 및 제 3 객체(10c)가 차례로 결합되어야 완성될 수 있고, 먼저, 제 1 객체(10a)와 제 2 객체(10b)가 결합된 이후에 제 3 객체(10c)가 제 2 객체(10b)와 결합되어야 해당 태스크가 수행될 수 있다.As shown in FIG. 14A, the object 10 can be completed when the first object 10a, the second object 10b and the third object 10c are combined in order, After the object 10a and the second object 10b are combined, the third object 10c must be combined with the second object 10b so that the task can be performed.

그러나 이때, 도 14의 (b)에 도시된 것과 같이, 복수의 로봇 핸드(200)가 제 2 객체(10b) 및 제 3 객체(10c)를 먼저 파지하여 결합하는 동작을 수행하는 이벤트가 발생될 수 있다.However, at this time, as shown in (b) of FIG. 14, when a plurality of robot hands 200 generate an event to perform an operation of holding and combining the second object 10b and the third object 10c first .

이러한 도 14의 (b)와 같은 동작을 통해, 도 14의 (c)에 도시된 것과 같이 제 2 객체(10b) 및 제 3 객체(10c)가 결합되어 좌측에 위치되고, 제 1 객체(10a)는 우측에 위치할 수 있다.14 (b), the second object 10b and the third object 10c are combined and positioned on the left side as shown in FIG. 14 (c), and the first object 10a ) Can be located on the right side.

이때, 도 14의 (d)에 도시된 것과 같이, 같이 제 2 객체(10b) 및 제 3 객체(10c)가 결합된 형태의 하단에 제 1 객체(10a)가 결합되는 이벤트가 발생되어 결국 객체(10)를 조립할 수 없는 문제점이 발생한다.At this time, as shown in (d) of FIG. 14, an event in which the first object 10a is coupled to the bottom of the form in which the second object 10b and the third object 10c are combined is generated, (10) can not be assembled.

따라서 이 경우, 미리 지정된 순서대로 먼저, 제 1 객체(10a)와 제 2 객체(10b)가 결합된 이후에 제 3 객체(10c)가 제 2 객체(10b)와 결합되어야 해당 태스크가 수행될 수 있도록 하는 방법을 재파지를 통해 수행할 수 있다.Therefore, in this case, the first object 10a and the second object 10b are combined in a predetermined order, and then the third object 10c is combined with the second object 10b so that the task can be performed This can be done through re-grasping.

즉, 도 14의 (b)에서 제 1 객체(10a)와 제 2 객체(10b)를 2개의 로봇 핸드(200)가 파지해야 하는데, 제 2 객체(10b) 및 제 3 객체(10c)를 파지하는 이벤트가 발생된 경우, 로봇 핸드(200)가 파지한 객체들을 해방하고, 다시 올바른 객체를 파지하도록 할 수 있다.That is, in FIG. 14 (b), two robot hands 200 need to grasp the first object 10a and the second object 10b, and the second object 10b and the third object 10c It is possible to release the objects held by the robot hand 200 and again grasp the correct object.

또한, 본 발명에서는 잘못된 이벤트가 발생된 경우, 해당 이벤트에 대응하여 파지해야 하는 객체 대상 및 순서 등을 변경하여 재파지를 수행할 수도 있다.In addition, in the present invention, when an erroneous event occurs, it is also possible to perform re-grasping by changing object objects and procedures to be held in correspondence with the event.

즉, 도 14의 (c)에서 제 2 객체(10b) 및 제 3 객체(10c)를 파지하여 결합한 잘못된 이벤트가 발생된 경우, 해당 이벤트에 대응하여 제 2 객체(10b) 및 제 3 객체(10c)가 결합된 구조를 해방하고, 결합된 구조를 좌우로 회전시키거나 제 1 객체(10a)를 죄측으로 이동 및 회전시킨 후, 결합된 구조와 제 1 객체(10a)를 결합시키는 재파지 동작을 통해 특정 태스크를 수행할 수 있다.That is, when an incorrect event is generated by holding and combining the second object 10b and the third object 10c in FIG. 14 (c), the second object 10b and the third object 10c ) To move the combined structure to the left or to the right or to move and rotate the first object 10a to the retracted position and then to engage the combined structure with the first object 10a A specific task can be performed.

도 15는 본 발명에 따른 재파지 학습 모델의 일례를 도시한 것이다.FIG. 15 shows an example of a repagment learning model according to the present invention.

도 15를 참조하면, ①에서 로봇 핸드(200)는 객체(10)를 수직으로 파지하는 것에 성공한다.Referring to FIG. 15, in (1), the robot hand 200 succeeds in grasping the object 10 vertically.

그러나 제어부(180)는 특정 태스크를 수행함에 있어, ①의 형태가 바람직하지 않다는 것을 판단할 수 있고, ② 및 ③과 같이 파지 동작에서 객체(10)를 해방할 수 있다.However, in performing a specific task, the control unit 180 can determine that the form (1) is undesirable and release the object 10 in the gripping operation as in (2) and (3).

또한, 제어부(180)는 특정 태스크 완료를 위해, 다음 프로세스를 알고 있으므로, ② 및 ③의 해방 동작에서 객체(10)가 해방될 때 배치되는 위치 및 방향 등을 변화시킬 수 있다.In addition, since the controller 180 knows the next process for completing a specific task, the controller 180 can change the position and direction of the object 10 when the object 10 is released in the releasing operations of (2) and (3).

이후, 제어부(180)의 제어에 따라 로봇 핸드(200)는 좌측 상단에서 일정 각도로 객체(10)를 파지하여 들어 올리는 ④ 동작을 수행한다.Then, according to the control of the controller 180, the robot hand 200 performs the operation of holding the object 10 at the left upper end at an angle and lifting up the object.

④ 동작의 수행에 있어, ① 동작을 기초로 촉각 센서(144)를 통해 획득된 정보와 카메라(122)를 통해 획득된 정보를 함께 이용하여 파지하는 ⑤ 동작이 수행된다.(4) In the performance of the operation, (5) operation is performed in which the information acquired through the tactile sensor 144 and the information acquired through the camera 122 are grasped together based on the operation (1).

이후, ⑤ 동작을 통해 파지된 객체(10)를 미리 지정된 순서 및 프로세스에 따라 이동시키는 ⑥ 동작을 수행할 수 있다.Thereafter, the operation (6) of moving the object 10 held by the operation (5) according to a predetermined order and process can be performed.

또한, 도 16은 본 발명의 파지 성공 확률에 따른 재파지 수행 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 16 is a diagram for explaining a re-fingerprinting method according to the fingerprint success probability of the present invention.

도 16의 (a)를 참조하면, 본 발명에서는 Kernel density estimation 방법을 활용할 수 있다.Referring to FIG. 16 (a), a kernel density estimation method can be utilized in the present invention.

즉, 재파지 동작 후 파지 성공 확률인 P(grasped | s, a)를 기초로 어떤 파지 동작이 성공율이 높은지 여부를 이용하고, 재파지 성공 후 물체 상태 확률인 P(s_new| s, a, grasped)를 기초로 물체 중심을 잡으려면 어떤 동작이 좋은지 여부에 대한 것을 판단하여 이용할 수 있다.That is, it is determined whether the success rate of a certain gripping operation is high based on the grasped success probability P (grasped | s, a) after the re-grasping operation and the object state probability P (s_new | s, a, grasped ), It is possible to judge what action is good to judge whether or not to catch the object center.

도 16의 (b)에 도시된 것과 같이, 객체(10)를 재파지 함에 있어, Kernel density estimation 방법을 활용하고, 재파지 동작 후 파지 성공 확률인 P(grasped | s, a)를 기초로 어떤 파지 동작이 성공율이 높은지 여부를 이용하며, 도 16의 (c)에 도시된 것과 같이, 재파지 성공 후 물체 상태 확률인 P(s_new| s, a, grasped)를 기초로 물체 중심을 잡으려면 어떤 동작이 좋은지 여부에 대한 것을 판단하여 이용할 수 있다.As shown in FIG. 16B, in re-grasping the object 10, a kernel density estimation method is used, and based on the grasp success probability P (grasped | s, a) after the re-grasping operation, As shown in FIG. 16 (c), if it is necessary to center the object on the basis of the object state probability P (s_new | s, a, grasped) after successful re-filling, It can be judged whether or not the operation is good.

도 17은 본 발명과 관련하여, 재파지를 적용한 task의 수행을 설명하는 도면이다.FIG. 17 is a diagram for explaining the performance of a task to which repargement is applied, according to the present invention. FIG.

도 17의 (a)는 미리 정해진 프로세스에 따라 복수의 객체(10)를 이동시켜 특정 태스크를 수행하는 과정에서, 미리 정해진 프로세스와 어긋나는 이벤트가 발생되는 경우, 바로 해방 및 파지하는 재파지를 수행하는 과정을 도시한 것이다.17 (a) shows a case where, when a plurality of objects 10 are moved according to a predetermined process to perform a specific task, when an event that is inconsistent with a predetermined process is generated, re- FIG.

이에 반해, 도 17의 (b)는 미리 정해진 프로세스에 따라 복수의 객체(10)를 이동시켜 특정 태스크를 수행하는 과정에서, 미리 정해진 프로세스와 어긋나는 이벤트가 발생되는 경우, 해당 상태에서 특정 태스크를 수행하기에 가장 적절한 프로세스를 새롭게 제어부(180)가 결정하고, 그에 따라 히제 및 파지하는 재파지 수행의 과정이 도시된다.17 (b) shows a case where, when a plurality of objects 10 are moved according to a predetermined process to perform a specific task, when an event that is inconsistent with a predetermined process is generated, A process of newly performing the most suitable process to be described below is determined by the control unit 180, and the process of performing repetition of hitching and grating is shown.

본 발명에서는 전술한 도 17의 (a) 및 (b)에서 도시된 내용이 모두 적용될 수 있다.In the present invention, all of the contents shown in FIGS. 17A and 17B can be applied.

또한, 도 18은 본 발명과 관련하여, 현재 grasping 한 형태로는 주어진 목적에 맞는 manipulation을 할 수 없을 때, regrasping을 사용하여 특정 업무를 완수할 수 있는 방법을 설명하는 순서도이다.FIG. 18 is a flowchart illustrating a method for completing a specific task using regrasping when a manipulation according to a given purpose can not be performed in the current grasping form according to the present invention.

도 18을 참조하면, 복수의 객체(10)에 대한 영상을 카메라(122)가 획득하는 단계(S40)가 진행된다.Referring to FIG. 18, the camera 122 acquires an image for a plurality of objects 10 (S40).

이후, 제어부(180)의 제어를 기초로, 미리 설정된 순서에 따라 로봇 핸드(200)가 상기 복수의 객체 중 제 1 객체를 파지하여 이동시키는 단계(S41)가 진행된다.Thereafter, the robot hand 200 grasps and moves the first object among the plurality of objects (S41) in accordance with a preset order on the basis of the control of the control unit 180. [

이후, 제어부(180)는 태스크를 수행할 수 없는지 여부를 판단한다(S41).Thereafter, the control unit 180 determines whether or not the task can be performed (S41).

여기서 태스크를 수행할 수 없는 이벤트는 제 1 객체의 위치 및 방향 중 적어도 하나가 변경되어 원하는 대로 제 1 객체를 파지하지 못하거나 이미 잘못된 파지 및 결합이 이루어져 정해진 프로세스 대로는 태스크를 수행할 수 없는 경우 등을 포함할 수 있다.Here, in the case where the task can not be performed, at least one of the position and the direction of the first object is changed so that the first object can not be gripped as desired, or the wrong gripping and combining are performed and the task can not be performed according to the predetermined process And the like.

S41 단계에서 태스크를 수행할 수 없다고 판단되는 경우, 제어부(180)는 로봇 핸드(200)가 상기 파지한 제 1 객체를 해방하도록 제어(S42)한다.If it is determined in step S41 that the task can not be performed, the control unit 180 controls the robot hand 200 to release the first object held (S42).

S42 단계 이후, 제어부(180)는 원래의 계획대로 제 1 객체를 파지하거나 잘못 진행된 프로세스에 적합한 계획을 새롭게 수립하고 제 1 객체를 파지할 수 있도록 카메라를 통해 획득된 영상을 기초로 제 1 객체의 변화된 방향 및 위치 중 적어도 하나를 결정(S43)한다.After step S42, the controller 180 newly grasps the first object according to the original plan or newly constructs a plan suitable for the wrong process, and controls the first object based on the image obtained through the camera so as to grasp the first object. And determines at least one of the changed direction and the position (S43).

또한, 로봇 핸드(200)는 변화된 방향 및 위치를 기초로 제 1 객체를 재파지하는 단계(S44)를 진행한다.Further, the robot hand 200 proceeds to step S44 of re-grasping the first object based on the changed direction and position.

제어부(180)는 특정 태스크가 수행될 때까지, S41 내지 S44 단계가 반복적으로 학습되어 수행되도록 제어할 수 있다.The control unit 180 can control so that steps S41 to S44 are repeatedly learned and performed until a specific task is performed.

본 발명은 조립할 때의 regrasping으로서, 이동모양 및 조립 순서 등에 대한 정보를 미리 알고 있으므로, 다음 프로세스를 알고 있고, 다음 작업에 대해 좋은 배치가 되도록 파지에서 해방시 물체를 놓으며, 재파지 동작을 수행할 수 있다.Since the present invention is known as regrasping in assembling, information on the movement shape and assembly order and the like is known in advance, the following process is known, and the object is placed at the time of releasing from the grip so as to be in a good arrangement with respect to the next work, .

또한, 본 발명에서는 객체(10)가 예상 모양과 달라 파지하지 못하는 이벤트 발생되는 경우, 객체(10)의 해당 부분을 로봇 핸드(200)를 통해 회전시키고, 다시 시각 정보를 획득한 후, 재파지 동작을 수행할 수도 있다.According to the present invention, when an event is generated in which the object 10 can not be grasped differently from the expected shape, the corresponding part of the object 10 is rotated through the robot hand 200, the time information is acquired again, Operation may be performed.

또한, 본 발명에서는 획득된 정보를 바탕으로 각 부품의 조립을 위한 geometric 특징 반영 파일을 생성(구멍의조립방향, 크기등)하고, Permutation하며, 모든 부품의 조합을 통해 1차 조립 작업 시퀀스 확보한 후, 조립되어야 하는 각 파트의 구멍은 모두 사용되었는지 확인할 수 있다. 또한, 조립 작업 시퀀스를 searching하고, Constraint satisfaction problem으로 문제를 해결할 수 있다(조립 과정에서 조립 방향으로 부품간 간섭이 일어나는지 확인).In the present invention, based on the acquired information, a geometric characteristic reflection file for assembling each part is generated (hole orientation direction, size, etc.), permutation is performed, and a primary assembly operation sequence is secured through combination of all parts Afterwards, you can confirm that all the holes of each part to be assembled are used. In addition, searching the assembly sequence and solving the problem with Constraint satisfaction problem (checking whether inter-part interference occurs in assembly direction during assembly process).

따라서 본 발명은 특정 업무를 로봇 핸드가 수행하기 위해, 현재 grasping 한 형태로는 주어진 목적에 맞는 manipulation을 할 수 없을 때 regrasping을 사용하여 특정 업무를 완수할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide a technique for completing a specific task by using a regression when a robot hand performs a specific task and can not perform a manipulation for a given purpose in a current grasping form.

또한, 본 발명에 따르면, 기존 많이 활용되는 normal force 측정은 물론이고 shear force까지 감지할 수 있고 대상 물체의 전도성 등을 측정하여 대상물 분류를 할 수 있는 촉각 센서를 개발하고 인간처럼 이러한 촉각 정보를 활용할 수 있다.In addition, according to the present invention, a tactile sensor capable of detecting a shear force as well as a conventional normal force measurement and measuring a conductivity of a target object and developing a tactile sensor can be used. .

또한, 시각 및 촉각정보를 이용한 부품의 실시간 위치/자세/상태 인식 기술, 부품의 안정파지를 위한 최적 파지형태 추론지능 기술, 인식정보와 경험에 기반한 지능적 파지기술(단일 그리퍼/손 이용, 30종 이상 물체), 시각 및 촉각정보를 이용한 부품의 위치/방향 조작(In-Hand) 기술, 경험기반 다양한 부품의 조립 전략 학습 기술을 통해, 단순반복 작업을 제외하고 대부분의 핸들링 작업은 사람의 수 공정에 의해 수행되고 있는 현재의 문제점을 해소할 수 있다.In addition, it provides real time position / attitude / status recognition technology of parts using visual and tactile information, optimal grip type intelligence technology for stable grip of parts, intelligent grip technology based on recognition information and experience (single gripper / In-Hand technology using visual and tactile information, assembly strategy learning techniques of various parts based on experience, and most of the handling work except for simple repetitive tasks, The present problem that is being solved by the present invention can be solved.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. Meanwhile, the embodiments of the present invention described above can be implemented by various means. For example, embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.In the case of hardware implementation, the method according to embodiments of the present invention may be implemented in one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), Programmable Logic Devices (PLDs) , FPGAs (Field Programmable Gate Arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.In the case of an implementation by firmware or software, the method according to embodiments of the present invention may be implemented in the form of a module, a procedure or a function for performing the functions or operations described above. The software code can be stored in a memory unit and driven by the processor. The memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various well-known means.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The foregoing description of the preferred embodiments of the invention disclosed herein has been presented to enable any person skilled in the art to make and use the present invention. While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. For example, those skilled in the art can utilize each of the configurations described in the above-described embodiments in a manner of mutually combining them. Accordingly, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.The present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Accordingly, the above description should not be construed in a limiting sense in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention. The present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein. In addition, claims that do not have an explicit citation in the claims may be combined to form an embodiment or be included in a new claim by amendment after the filing.

Claims (11)

적어도 하나의 제 1 객체에 대한 영상을 획득하는 카메라;
상기 획득된 영상을 이용하여 상기 제 1 객체의 위치 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 결정하는 제어부; 및
상기 위치 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나의 팩터(factor)가 결정되는 경우, 상기 결정된 팩터를 이용하여 상기 제 1 객체를 파지하는 핸드;를 포함하되,
상기 핸드가 상기 제 1 객체의 파지를 실패하는 경우,
상기 제어부는 상기 실패 이벤트를 기초로 상기 제 1 객체의 위치 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 다시 결정하고,
상기 핸드는 상기 다시 결정된 팩터를 이용하여 상기 제 1 객체를 다시 파지하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
A camera for acquiring an image of at least one first object;
A controller for determining at least one of a position coordinate, a size and a center of the first object using the obtained image; And
And a hand for gripping the first object using the determined factor when at least one factor of the position coordinates, size, and center is determined,
When the hand fails to grasp the first object,
Wherein the controller determines again at least one of a position coordinate, a size, and a center of the first object based on the failure event,
Wherein the hand grasps the first object again using the again determined factor.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제 1 객체에 대한 사전 정보가 없는 상태에서, 상기 결정된 팩터만을 이용하여 상기 핸드가 상기 제 1 객체를 파지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
The method according to claim 1,
Wherein,
Wherein the controller controls the hand to grasp the first object using only the determined factor in the absence of dictionary information for the first object.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 핸드가 상기 제 1 객체의 파지를 재실패하는 경우,
상기 재실패 이벤트를 기초로 상기 제 1 객체의 위치 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 다시 결정하고, 상기 핸드가 상기 다시 결정된 팩터를 이용하여 상기 제 1 객체를 다시 파지하도록 제어하는 동작을 반복하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
The method according to claim 1,
Wherein,
When the hand re-fails to grasp the first object,
Determining again at least one of a position coordinate, a size and a center of the first object based on the re-failure event, and controlling the hand to retouch the first object using the again determined factor Wherein the robot hand is a robot hand.
제 1항에 있어서,
상기 핸드가 상기 다시 결정된 팩터를 이용하여 상기 제 1 객체를 다시 파지하는 경우,
상기 제어부는,
상기 핸드가 상기 파지한 제 1 객체의 파지 안정성을 판단하고,
상기 파지 안정성이 미리 설정된 기준 이하인 경우, 상기 핸드가 상기 제 1 객체를 해방하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
The method according to claim 1,
When the hand grasps the first object again using the determined factor,
Wherein,
The hand determines the gripping stability of the first object held by the hand,
And controls the hand to release the first object when the gripping stability is equal to or less than a preset reference.
제 1항에 있어서,
상기 핸드가 상기 파지를 위해 제 1 객체와 접촉되는 경우, 상기 제 1 객체의 수직항력(normal force), 전단력(shear force) 및 전도성(conductive) 중 적어도 하나의 촉각 팩터를 감지하는 촉각센서;를 더 포함하고,
상기 핸드가 상기 다시 결정된 팩터를 이용하여 상기 제 1 객체를 다시 파지하는 경우, 상기 촉각센서에서 감지한 적어도 하나의 촉각 팩터를 함께 이용하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
The method according to claim 1,
A tactile sensor for sensing a tactile factor of at least one of a normal force, a shear force and a conductive of the first object when the hand is in contact with the first object for gripping; Further included,
Wherein the at least one tactile factor detected by the tactile sensor is used together when the hand grasps the first object again using the determined factor.
제 1항에 있어서,
상기 핸드는 복수의 손가락을 포함하고,
상기 복수의 손가락 각각은 상기 제 1 객체와 이격된 거리를 센싱하는 거리 센서를 포함하며,
상기 제 1 객체를 파지하는 경우,
상기 복수의 거리 센서를 통해 획득된 정보를 기초로, 상기 복수의 손가락 각각은 동일한 속도로 상기 제 1 객체에 근접 이동하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
The method according to claim 1,
The hand includes a plurality of fingers,
Each of the plurality of fingers including a distance sensor for sensing a distance from the first object,
When the first object is gripped,
Wherein each of the plurality of fingers moves close to the first object at the same speed based on information obtained through the plurality of distance sensors.
카메라가 적어도 하나의 제 1 객체에 대한 영상을 획득하는 제 1 단계;
제어부가 상기 획득된 영상을 이용하여 상기 제 1 객체의 위치 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 결정하는 제 2 단계;
상기 위치 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나의 팩터(factor)가 결정되는 경우, 핸드가 상기 결정된 팩터를 이용하여 상기 제 1 객체를 파지하는 제 3 단계;
상기 핸드가 상기 제 1 객체의 파지를 실패하는 제 4 단계;
상기 제어부가 상기 실패 이벤트를 기초로 상기 제 1 객체의 위치 좌표, 크기 및 중심 중 적어도 하나를 다시 결정하는 제 5 단계; 및
상기 핸드가 상기 다시 결정된 팩터를 이용하여 상기 제 1 객체를 다시 파지하는 제 6 단계;를 포함하는 로봇 핸드의 제어방법.
A first step of the camera acquiring an image for at least one first object;
A second step of the controller determining at least one of a position coordinate, a size and a center of the first object using the obtained image;
A third step of the hand grasping the first object using the determined factor when at least one factor of the position coordinate, the magnitude and the center is determined;
A fourth step of the hand failing to grasp the first object;
A fifth step of the controller determining again at least one of a position coordinate, a size and a center of the first object based on the failure event; And
And a sixth step of the hand grasping the first object again using the again determined factor.
제 7항에 있어서,
상기 제 3 단계에서,
상기 제 1 객체에 대한 사전 정보가 없는 상태에서, 상기 결정된 팩터만을 이용하여 상기 핸드가 상기 제 1 객체를 파지하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드의 제어방법.
8. The method of claim 7,
In the third step,
Wherein the hand grasps the first object using only the determined factor in the absence of prior information about the first object.
제 7항에 있어서,
상기 제 6 단계에서 상기 핸드가 상기 제 1 객체의 파지를 재실패하는 경우,
상기 제 1 단계 내지 제 6 단계는 반복하여 수행되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드의 제어방법.
8. The method of claim 7,
If the hand fails to grasp the first object in the sixth step,
Wherein the first to sixth steps are repeatedly performed.
제 7항에 있어서,
상기 제 6 단계 이후,
상기 핸드가 상기 파지한 제 1 객체의 파지 안정성을 판단하는 제 7 단계; 및
상기 파지 안정성이 미리 설정된 기준 이하인 경우, 상기 핸드가 상기 제 1 객체를 해방하는 제 8 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드의 제어방법.
8. The method of claim 7,
After the sixth step,
A seventh step of determining the gripping stability of the first object held by the hand; And
Further comprising the step of releasing the first object by the hand when the gripping stability is less than a predetermined standard.
제 7항에 있어서,
상기 제 3 단계에서는,
상기 핸드가 상기 파지를 위해 제 1 객체와 접촉되는 경우, 촉각 센서를 통해 상기 제 1 객체의 수직항력(normal force), 전단력(shear force) 및 전도성(conductive) 중 적어도 하나의 촉각 팩터를 감지하고,
상기 제 6 단계에서는,
상기 핸드가 상기 다시 결정된 팩터를 이용하여 상기 제 1 객체를 다시 파지하는 경우, 상기 촉각센서에서 감지한 적어도 하나의 촉각 팩터를 함께 이용하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드의 제어방법.
8. The method of claim 7,
In the third step,
Sensing a tactile factor of at least one of a normal force, a shear force and a conductivity of the first object through the tactile sensor when the hand is in contact with the first object for gripping, ,
In the sixth step,
Wherein the at least one tactile factor sensed by the tactile sensor is used together when the hand grasps the first object again using the determined factor.
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